Lampu Matahari Terbit dan Terbenam Dengan LED: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Anda tahu itu, di musim dingin sulit untuk bangun, karena di luar gelap dan tubuh Anda tidak akan bangun di tengah malam. Jadi Anda bisa membeli jam alarm yang membangunkan Anda dengan cahaya. Perangkat ini tidak semahal beberapa tahun yang lalu, tetapi kebanyakan dari mereka terlihat sangat jelek. Di sisi lain, sebagian besar waktu juga gelap ketika Anda pulang kerja. Jadi matahari terbenam yang agung juga hilang. Musim dingin tampaknya menyedihkan, bukan? Tapi tidak untuk pembaca instruksi ini. Ini menjelaskan cara membuat gabungan lampu matahari terbit dan terbenam dari mikrokontroler picaxe, beberapa LED dan beberapa bagian lainnya. LED mungkin dikenakan biaya 5-10 Euro tergantung pada kualitas dan bagian lain tidak boleh menghasilkan lebih dari 20 Euro. Jadi dengan kurang dari 30 Euro Anda dapat membangun sesuatu yang sangat membantu dan menyenangkan. Dan instruksi ini tidak hanya akan menjelaskan cara membangunnya kembali, tetapi juga menunjukkan cara memodifikasinya sesuai preferensi pribadi Anda.

Langkah 1: Hal-hal yang Kita Butuhkan

Anda memerlukan hal-hal ini: catu daya o12V atau 24V o1 Picaxe 18M (atau mikrokontroler lainnya) dari https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ soket oA untuk jack telepon 3,5 mm, atau lainnya koneksi dari port serial ke mikrokontroler untuk memprogram tombol tekan picaxe o1 dan 1 sakelar sakelar, atau 2 tombol tekan o1 IC7805 dengan kapasitor, ini mengubah kita 12V atau 24V ke 5V yang kita butuhkan untuk mengoperasikan mikrokontroler o1 IC ULN2803A, Ini adalah Array Transistor Darlington untuk penggunaan langsung pada output TTL-Level. Atau gunakan 8 Transistor Darlington tunggal dengan resistor yang sesuai tetapi juga berfungsi dengan transistor BC547 standar. o1 High-Power FET seperti IRF520, atau transistor Power-Darlington lainnya seperti BD649 oA sejumlah besar LED, warna yang berbeda seperti merah, kuning, putih, warmwhite, biru dan ultraviolet. Baca langkah 4 untuk informasi lebih lanjut. o1 10k&-potensiometer, lebih disukai dengan kenop panjang o1 300&- potensiometer untuk tujuan pengujian oBeberapa resistor, beberapa kabel, papan untuk membangun sirkuit dan tentu saja besi solder oA alat pengukur arus juga akan berguna, tetapi tidak sepenuhnya diperlukan Tergantung pada sumber daya yang Anda gunakan, Anda mungkin memerlukan konektor tambahan dan wadah untuk LED. Saya menggunakan papan akrilik yang saya pasang ke rumah catu daya. Pada mouse komputer lama dengan konektor D-Sub Anda mungkin menemukan pengganti yang baik untuk kabel jack telepon yang digunakan untuk memprogram picaxe. Picaxes dan banyak barang berguna lainnya dapat dibeli di sini:https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/Untuk selebihnya, cukup periksa dealer lokal Anda.

Langkah 2: Tata letak sirkuit

ULN2803A adalah array darlington, terdiri dari 8 driver darlington individu dengan resistor yang sesuai di sisi input sehingga Anda dapat langsung menghubungkan output dari mikrokontroler ke input UNL2803A. Jika input mendapat level tinggi (5V) dari mikrokontroler, maka output akan terhubung ke GND. Ini berarti bahwa input yang tinggi akan menyalakan strip LED masing-masing. Setiap saluran dapat digunakan dengan arus hingga 500mA. Led ultrabright 5mm standar biasanya menggunakan 25-30mA per strip dan bahkan delapan di antaranya akan menekankan FET hanya dengan 200-250mA, sehingga Anda jauh dari titik kritis. Anda bahkan mungkin berpikir untuk menggunakan LED 5W berdaya tinggi untuk lampu bangun. Mereka biasanya menggunakan 350mA pada 12V dan mungkin juga digerakkan oleh array ini. Tombol tekan "S1" adalah tombol reset untuk mikrokontroler. Saklar "S2" adalah pemilih matahari terbenam atau fajar. Anda juga dapat menggantinya dengan tombol tekan dan mengaktifkan matahari terbenam dengan interupsi dalam perangkat lunak. Potensiometer R11 bertindak sebagai pemilih kecepatan. Kami menggunakan kemampuan ADC picaxes untuk membaca posisi potensiometer dan menggunakan nilai ini sebagai skala waktu. Gambar menunjukkan papan pertama yang saya buat dengan 7 transistor individu (BC547C) dan resistor untuk menggerakkannya. Saya tidak memiliki ULN2803 pada saat saya membangun sirkuit, dan sekarang saya kehilangan beberapa bagian lainnya. Jadi saya memutuskan untuk menunjukkan kepada Anda tata letak asli, tetapi juga menyediakan tata letak dengan array driver baru.

Langkah 3: Seperti Apa Matahari Terbenam?

Saat Anda mengamati matahari terbenam yang sebenarnya, Anda mungkin mengenali bahwa warna cahaya berubah dari waktu ke waktu. Dari putih terang ketika matahari masih di atas cakrawala berubah menjadi kuning cerah kemudian menjadi oranye sedang lalu menjadi merah tua dan setelah itu cahaya putih kebiruan rendah, lalu ada kegelapan. Matahari terbenam akan menjadi bagian tersulit dari perangkat karena Anda menontonnya dengan penuh kesadaran dan kesalahan kecil yang cukup mengganggu. Sunrise pada prinsipnya adalah program yang sama dibalik tetapi karena Anda masih tertidur saat matahari terbit, kita tidak perlu terlalu khawatir tentang warna. Dan memulai matahari terbenam Anda saat berbaring, Anda mungkin tidak ingin memulai dengan sinar matahari yang cerah tetapi di pagi hari penting untuk mendapatkan hasil maksimal dari LED. Jadi akan lebih mudah untuk memiliki urutan yang berbeda untuk matahari terbit dan terbenam, tetapi Anda bebas untuk menguji apa pun yang Anda suka tentu saja! Tetapi perbedaan dalam program ini, mungkin membawa kita ke pilihan LED yang berbeda untuk kedua program.

Langkah 4: Memilih LED dan Menghitung Resistor

Memilih LED adalah bagian kreatif dari instruksi ini. Jadi teks berikut ini hanyalah sebuah saran dari saya untuk Anda. Jangan ragu untuk memvariasikan dan mengubahnya, saya akan memberi tahu Anda cara melakukannya. Warna: Sulit untuk mengaktifkan atau menonaktifkan strip dengan mulus dengan LED warna baru yang lengkap. Jadi rekomendasi saya adalah bahwa setiap strip berisi LED dari semua warna tetapi dalam jumlah yang berubah. Jika kita membayangkan matahari terbenam terbalik, strip pertama akan berisi banyak LED merah dan mungkin satu LED putih, biru, dan UV. Jadi katakanlah 5 yang merah, 2 kuning, 1 putih hangat dan 1 UV. Jika Anda suka, Anda dapat mengganti salah satu LED merah atau kuning dengan yang oranye (Strip 2 dalam skema) Strip yang lebih terang berikutnya akan memiliki beberapa yang merah diganti dengan yang kuning. Katakanlah 2 merah, 5 kuning dan 2 putih hangat (strip 3 dalam skema)Pada strip berikutnya beberapa lagi yang merah akan diganti dengan yang kuning atau bahkan putih. Katakanlah 1 merah, 1 kuning, 4 putih hangat dan 1 biru. (strip 4 dalam skema) Strip berikutnya mungkin terdiri dari 3 putih dingin, 2 putih hangat dan 1 LED biru. (strip 5) Ini akan menjadi empat strip untuk matahari terbenam sejauh ini. Untuk Sunrise kita bisa menggunakan sisa tiga strip dengan LED putih dan biru terutama dingin. Jika Anda menghubungkan input ke-7 dan ke-8 secara bersamaan, Anda juga dapat menggunakan 4 strip untuk matahari terbit, atau memberikan matahari terbenam strip kelima, sesuka Anda. Anda mungkin telah memperhatikan bahwa strip yang berisi LED merah memiliki lebih banyak LED per strip daripada yang putih murni. Hal ini disebabkan oleh perbedaan tegangan minimum untuk LED merah dan putih. Karena LED sangat terang dan bahkan meredupkannya hingga 1% cukup banyak, saya menghitung strip 1 dengan 3 merah, 2 kuning dan LED putih hangat untuk memiliki hanya 5mA saat ini. Hal ini membuat strip ini tidak seterang yang lain dan karena itu cocok untuk petunjuk terakhir dari matahari terbenam. Tapi saya harus memberikan strip ini juga UV-LED, untuk pandangan terakhir. Cara menghitung LED dan resistor: LED membutuhkan tegangan tertentu untuk beroperasi dan bahkan Darlington-array menggunakan 0,7V per saluran untuk tujuannya sendiri, jadi untuk menghitung resistor sangat sederhana. FET praktis tidak menyebabkan kehilangan tegangan untuk tujuan kita. Katakanlah kita beroperasi pada 24V dari catu daya. Dari tegangan ini kita kurangi semua tegangan nominal untuk LED dan 0,7V untuk array. Apa yang tersisa harus digunakan oleh resistor pada arus yang diberikan. Mari kita lihat contoh: strip pertama: 5 merah, 2 kuning, 1 putih hangat dan 1 LED uv. Satu LED merah membutuhkan 2.1V, jadi lima di antaranya mengambil 10,5 V. Satu LED kuning juga membutuhkan 2.1V, jadi dua di antaranya membutuhkan 4.2V. LED putih membutuhkan 3.6V, LED UV membutuhkan 3.3V dan array 0.7V. Ini membuat 24V -10.5V - 4.2V - 3.6V - 3.3V - 0.7V = 1.7V yang harus digunakan oleh beberapa resistor. Anda pasti tahu hukum Ohm: R = U/I. Jadi resistor yang menggunakan 1.7V pada 25mA memiliki nilai 1.7V/0.025A = 68 Ohm yang tersedia di toko elektronik. Untuk menghitung daya yang digunakan oleh resistor cukup hitung P = U*I, ini berarti P = 1.7V * 0,025A = 0,0425 W. Jadi resistor 0,25W kecil sudah cukup untuk tujuan ini. Jika Anda menggunakan arus yang lebih tinggi atau ingin membakar lebih banyak volt pada resistor, Anda mungkin harus menggunakan yang lebih besar! Itulah alasan mengapa Anda hanya dapat mengoperasikan 6 LED putih yang mengkonsumsi tegangan tinggi pada 24V. Tetapi tidak semua LED benar-benar sama, mungkin ada perbedaan besar dalam kehilangan tegangan dari LED ke LED. Jadi kami menggunakan potensiometer kedua (300 ?) dan pengukur arus untuk menyesuaikan arus setiap strip ke level yang diinginkan (25mA) di sirkuit akhir. Kemudian kita mengukur nilai resistor dan ini akan memberi kita sesuatu di sekitar nilai yang dihitung. Jika hasilnya ada di antara dua jenis, pilih nilai berikutnya yang lebih tinggi jika Anda ingin strip menjadi sedikit lebih gelap atau nilai berikutnya yang lebih rendah untuk strip menjadi sedikit lebih terang. Saya memasang LED di papan kaca akrilik yang saya pasang ke rumah sumber daya. Kaca akrilik dapat dengan mudah dibor dan ditekuk jika dipanaskan hingga sekitar 100 ° C di dalam oven. Seperti yang Anda lihat pada gambar, saya juga menambahkan sakelar pemilihan matahari terbit – terbenam ke tampilan ini. Potensiometer dan tombol reset ada di papan sirkuit.

Langkah 5: Menyesuaikan Perangkat Lunak

Picaxes sangat mudah diprogram oleh beberapa dialek dasar dari vendor. Editor dan perangkat lunaknya gratis. Tentu saja orang mungkin juga memprogram ini di assembler untuk PIC kosong atau untuk AVR Atmel, tetapi ini adalah salah satu proyek pertama saya setelah saya menguji picax. Sementara itu saya bekerja pada versi yang lebih baik dengan beberapa PWM pada AVR. Pikax sangat baik untuk pemula karena persyaratan perangkat kerasnya sangat sederhana dan bahasa dasarnya mudah dipelajari. Dengan kurang dari 30€ Anda dapat mulai menjelajahi dunia mikrokontroler yang menakjubkan. Kekurangan dari chip murah (18M) ini adalah RAM yang terbatas. Jika Anda memilih fitur lain atau menghubungkan picaxe yang berbeda, Anda mungkin harus menyesuaikan program. Tapi tentunya Anda harus melakukan penyesuaian pada transisi antar strip individu. Seperti yang Anda lihat dalam daftar, variabel w6 (variabel kata) bertindak sebagai variabel penghitung dan sebagai parameter untuk PWM. Dengan frekuensi PWM 4kHz yang dipilih, nilai untuk waktu tugas 1% hingga 99% masing-masing adalah 10 hingga 990. Dengan perhitungan dalam loop, kami mendapatkan penurunan atau peningkatan kecerahan LED yang hampir eksponensial. Ini adalah optimal ketika Anda mengontrol LED dengan PWM. Saat menghidupkan atau mematikan satu strip, ini dikompensasi oleh perangkat lunak dengan mengubah nilai PWM. Sebagai contoh mari kita lihat matahari terbenam. Awalnya output 0, 4 dan 5 diaktifkan tinggi, itu berarti masing-masing strip diaktifkan melalui ULN2803A. Kemudian loop mengurangi kecerahan sampai variabel di w6 lebih kecil dari 700. Pada titik ini pin0 diaktifkan rendah dan pin2 diaktifkan tinggi. Nilai baru w6 diatur ke 900. Ini berarti bahwa lampu dengan strip 0, 4 dan 5 pada level PWM 700 hampir seterang lampu dengan strip 2, 4 dan 5 pada level PWM 800. Untuk mengetahuinya nilai-nilai ini Anda harus menguji dan mencoba beberapa nilai yang berbeda. Cobalah untuk tetap berada di suatu tempat di tengah, karena ketika Anda terlalu banyak meredupkan lampu di loop pertama, Anda tidak dapat menghasilkan banyak di loop kedua. Ini akan mengurangi efek perubahan warna. Untuk menyesuaikan pengaturan PWM saya menggunakan subrutin yang juga menggunakan nilai w5 untuk menjeda program. Pada titik ini kecepatan datang dalam permainan. Hanya selama start-up potensiometer diperiksa dan nilainya disimpan di w5. Jumlah langkah di setiap loop program tetap, tetapi dengan mengubah nilai w5 dari 750 menjadi sekitar 5100, jeda di setiap langkah berubah dari 0,75 detik menjadi 5 detik. Jumlah langkah dalam setiap loop juga dapat disesuaikan dengan mengubah pecahan untuk penurunan atau kenaikan eksponensial. Tapi pastikan untuk tidak menggunakan pecahan kecil, karena variabel w6 selalu bilangan bulat! Jika Anda akan menggunakan 99/100 sebagai pecahan dan menerapkannya ke nilai 10, itu akan memberi Anda 9,99 dalam desimal tetapi sekali lagi 10 dalam bilangan bulat. Juga perlu diingat bahwa w6 tidak boleh melebihi 65325! Untuk mempercepat pengujian, coba beri komentar pada baris dengan w5 = 5*w5, ini akan mempercepat program dengan faktor 5!:-)

Langkah 6: Pemasangan di Kamar Tidur

Saya meletakkan lampu matahari terbenam saya di lemari kecil di salah satu sisi ruangan sehingga cahaya bersinar ke langit-langit. Dengan jam pengatur waktu saya menyalakan lampu 20 menit sebelum alarm berdering. Lampu kemudian secara otomatis memulai program matahari terbit dan perlahan membangunkan saya. Di malam hari, saya mengaktifkan fungsi pengatur waktu tidur dari jam pengatur waktu dan menyalakan lampu dengan sakelar matahari terbenam menyala. Setelah program dimulai saya langsung beralih kembali ke sunrise, untuk keesokan paginya. Kemudian saya menikmati matahari terbenam pribadi saya dan segera tertidur.

Langkah 7: Modifikasi

Saat mengganti sakelar sakelar dengan tombol tekan, Anda harus beralih ke bagian matahari terbenam dengan mengaktifkan beberapa interupsi dalam program. Untuk mengubah tegangan suplai Anda harus menghitung ulang masing-masing strip LED dan resistor, karena dengan 12V Anda hanya dapat menggerakkan 3 LED putih dan Anda memerlukan resistor yang berbeda juga. Solusinya adalah menggunakan sumber arus konstan, tetapi ini mungkin menghabiskan biaya beberapa dolar dan menggunakan beberapa puluh volt lagi untuk pengaturan. Dengan 24V Anda dapat menggerakkan banyak LED dalam satu strip, untuk mengontrol jumlah LED yang sama dengan pasokan 12V, LED harus dipisahkan dalam dua strip yang digunakan paralel. Masing-masing dari dua strip ini membutuhkan resistornya sendiri dan arus yang terakumulasi melalui saluran ini meningkat lebih dari dua kali lipat. Jadi Anda lihat, tidak masuk akal untuk menggerakkan semua LED dengan 5V, yang akan nyaman, tetapi arus akan naik ke tingkat yang tidak sehat dan jumlah resistor yang dibutuhkan juga akan meroket. Untuk menggunakan LED daya tinggi dengan driver ULN2803, Anda dapat menggabungkan dua saluran untuk manajemen termal yang lebih baik. Cukup sambungkan dua input bersama pada satu pin mikrokontroler dan dua output pada satu strip LED daya tinggi. Dan perlu diingat, bahwa beberapa titik LED daya tinggi dilengkapi dengan sirkuit arus konstannya sendiri dan mungkin tidak diredupkan oleh PWM di saluran listrik! Dalam pengaturan ini semua bagian jauh dari batas apa pun. Jika Anda mendorongnya ke tepi, Anda mungkin mendapatkan masalah termal dengan FET atau susunan darlington. Dan tentu saja tidak pernah menggunakan 230V AC atau 110V AC untuk menggerakkan sirkuit ini!!! Langkah saya selanjutnya di luar instruksi ini adalah memasang mikrokontroler dengan tiga PWM perangkat keras untuk mengontrol RGB-Spot daya tinggi.

Jadi bersenang-senanglah dan nikmati keistimewaan matahari terbenam dan matahari terbit pribadi Anda.