Lysflimmer -detektor: 3 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Jeg har altid været fascineret af, at elektronik ledsager os. Det er bare overalt. Når vi taler om lyskilder (ikke de naturlige som stjerner), skal vi tage flere parametre i betragtning: Lysstyrke, farve og, hvis det er pc -displayet, vi taler om, billedkvalitet.

Den visuelle opfattelse af lys eller lysstyrke for elektronisk lyskilde kan styres på forskellige måder, når den mest populære er via Pulse Width Modulation (PWM) - Tænd og sluk ganske enkelt enheden meget hurtigt, så transienterne virker "usynlige" for det menneskelige øje. Men som det ser ud, er det ikke for godt for menneskelige øjne til langtidsbrug.

Når vi for eksempel tager en bærbar skærm og reducerer dens lysstyrke - det kan virke mørkere, men der sker mange ændringer på skærmen - flimrende. (Flere eksempler på dette kan findes her)

Jeg blev stærkt inspireret af en idé om denne YouTube -video, forklaringen og enkelheden af den er bare fantastisk. Ved at tilslutte enkle hyldenheder er der potentiale til at bygge en helt bærbar flimrende detekteringsenhed.

Enheden, vi er ved at bygge, er en lyskilde flimrende detektor, der bruger et lille solbatteri som lyskilde, og består af følgende blokke:

1. Lille solpanel
2. Integreret lydforstærker
3. Højttaler
4. Stik til tilslutning af hovedtelefoner, hvis vi gerne vil teste med større følsomhed
5. Genopladeligt Li-Ion batteri som strømkilde
6. USB Type-C-stik til opladningsforbindelse
7. Power LED -indikator

Forbrugsvarer

Elektroniske komponenter

• Integreret lydforstærker
• 8 Ohm højttaler
• 3,7V 850mAh Li-Ion batteri
• 3,5 mm lydstik
• Mini polykrystallinsk solbatteri
• TP4056 - Li -Ion opladningskort
• RGB LED (TH -pakke)

• 2 x 330 Ohm modstande (TH -pakke)

Mekaniske komponenter

• Potentiometer -knap
• 3D-trykt kabinet (valgfri projektboks, der kan bruges på hylden, kan bruges)
• 4 x 5 mm diameter skruer

Instrumenter

• Loddekolbe
• Varm limpistol
• Phillips skruetrækker
• Enkeltkerntråd
• 3D -printer (valgfri)
• Tang
• Pincet
• Skærer

Trin 1: Teori om drift

Som det blev nævnt i indledningen, flimringen forårsaget af PWM. Ifølge wikipedia kan et menneskeligt øje fange op til 12 billeder i sekundet. Hvis billedhastigheden overstiger dette tal, betragtes det som bevægelse for menneskesyn. Derfor, hvis der er en hurtig ændring af objekt, der observeres, ser vi dens gennemsnitlige intensitet i stedet for sekvens af adskilte rammer. Der er en kerne i ideen til PWM i lysstyrkereguleringskredsløb: Fordi vi kun kan se gennemsnitlig intensitet med højere billedhastighed end 12 fps (Igen, ifølge wikipedia), kan vi let justere lysstyrken (Duty Cycle) for lyskilder, der driver via skiftende tidsperioder, når lyset er tændt eller slukket (mere om PWM), hvor frekvensen for skift er konstant og er meget større end 12Hz.

Dette projekt beskriver en enhed, hvis lydstyrke og frekvens er proportional med flimrende støj forårsaget af PWM.

Mini polykrystallinsk panel

Hovedformålet med disse enheder er at omdanne strøm fra lyskilden til elektrisk strøm, der let kan høstes. En af nøgleegenskaberne ved dette batteri, at hvis lyskilden ikke giver stabil konstant intensitet og ændrer sig over tid, vil de samme ændringer blive vist på udgangsspændingen på dette panel. Så det er det, vi kommer til at opdage - intensitetsændringerne over tid

Lydforstærker

Output, der produceres fra solpanelet, er proportional med det gennemsnitlige intensitetsniveau (DC) med yderligere ændringer i intensiteten over tid (AC). Vi er kun interesserede i at detektere vekselstrøm, og den nemmeste måde at opnå det på - tilslut lydsystem. Lydforstærkeren, der blev brugt i dette design, er enkeltforsyningskort, med DC-blokerende kondensatorer på hver side, både input og output. Så solpaneludgangen er forbundet direkte til lydforstærkeren. Forstærker, der bruges i dette design, har allerede et potentiometer med en indbygget ON/OFF-kontakt, så der er fuldstændig kontrol over enhedens strøm og volumen på højttaleren.

Li-ion batteristyring

TP4056 Li-Ion batterioplader blev tilføjet til dette projekt for at gøre enheden bærbar og genopladelig. USB-C-stik fungerer som input til oplader, og batteriet, der blev brugt, er et 850mAh, 3,7V, hvilket er tilstrækkeligt til de formål, vi skal forfølge med denne enhed. Batterispændingen fungerer som hovedstrømforsyning til lydforstærkeren og dermed for en hel enhed.

Højttaler som systemoutput

Højttaleren spiller hovedrollen i enheden. Jeg valgte en relativt lille med fast fastgørelse til kabinettet, så jeg ville også høre en lavere frekvenser. Som det blev nævnt før, kan højttalerens frekvens og lydstyrke defineres som følger:

f (Højttaler) = f (AC fra solpanel) [Hz]

P (Højttaler) = K*I (Intensitet peak-to-peak af AC-signal fra solpanel) [W]

K - Er en volumenkoefficient

Lydstik

3,5 mm stik bruges i tilfælde af, at vi vil tilslutte hovedtelefoner. I denne enhed har stikket en tilslutningsdetekteringsstift, der er afbrudt fra signalstiften, når lydstik er sat i. Det var designet på denne måde for at levere output til en enkelt sti på det tidspunkt - Højttaler ELLER hovedtelefoner.

RGB LED

Her er LED to gange - det lyser, når enheden oplades, eller enheden tændes.

Trin 2: Kabinet - Design og udskrivning

3D -printer er et fantastisk værktøj til skræddersyede kabinetter og kasser. Kabinet til dette projekt har en meget grundlæggende struktur med nogle fælles træk. Lad os udvide det trin for trin:

Forberedelse og FreeCAD

Kabinet blev designet i FreeCAD (projektfilen kan downloades i bunden af dette trin), hvor enhedens krop først blev konstrueret, og et solidt dæksel blev konstrueret som en separat del i forhold til kroppen. Efter at enheden blev designet, er der behov for at eksportere den som separat hus og låg.

Mini-solpanelet er monteret på dækslet med et areal med fast størrelse, hvor udskæringsområdet er dedikeret til ledninger. Brugergrænseflade tilgængelig på begge sider: USB -afbrydelse og LED | Jack | Potentiometerhuller. Højttaleren har sit eget dedikerede område, som er en række huller i bunden af kroppen. Batteriet støder op til højttaleren, der er et sted til hver af delene, så vi behøver ikke at blive frustrerede, mens vi samler enheden helt.

Skæring og Ultimaker Cura

Da vi har STL-filer, kan vi gå videre til G-Code-konverteringsprocessen. Der er mange metoder til at gøre det, jeg vil bare efterlade her de vigtigste parametre til udskrivning:

• Software: Ultimaker Cura 4.4
• Laghøjde: 0,18 mm
• Vægtykkelse: 1,2 mm
• Antal øverste/nederste lag: 3
• Fyld: 20%
• Dyse: 0,4 mm, 215*C
• Seng: Glas, 60*C
• Support: Ja, 15%

Trin 3: Lodning og samling

Lodning

Mens 3D -printer er optaget af at udskrive vores kabinet, lad os dække lodningsprocessen. Som du kan se i skemaerne, er det forenklet til et minimum - det er derfor, at alle de dele, vi helt vil vedhæfte, fås som uafhængige integrerede blokke. Nå, sekvensen er:

1. Lodning af Li-Ion batteripoler til TP4056 BAT+ og BAT-pins
2. Lodning VO+ og VO- af TP4056 til VCC- og GND-terminaler på lydforstærker
3. Lodning "+" terminal på lille solpanel til VIN (enten L eller R) på lydforstærker og "-" til lydforstærkerens jord
4. Vedhæftning af Bi-farve eller RGB LED til to 220R modstande med korrekt isolering
5. Lodning af første LED -anode til lydforstærkerens switchterminal (forbindelsen skal foretages på switchens terminal). Det anbefales kraftigt at kontrollere, hvilken kontakt på kontakten på undersiden af printkortet, der er forbundet til VCC - Den, der ikke er, er vores mulighed
6. Den anden LED -anode skal loddes til anode med enten to SMD -LED'er - de har fælles anodeforbindelse
7. Lodning af LED -katoder til lydforstærkerens GRUND
8. Lodde højttalerterminaler til lydforstærkerens output (Sørg for at du har valgt den samme kanal ved input, VENSTRE eller HØJRE)
9. For at tvinge højttaleren til at slukke, loddes 3,5 mm stereo jackstik, der forhindrer strømmen gennem højttaleren.
10. For at få hovedtelefoner til at producere lyd på hver side - L og R, skal du kortslutte terminalerne beskrevet i forrige trin sammen.

montage

Efter at kabinettet er udskrevet, anbefales det at samle del for del med hensyn til delhøjde:

1. Lav en ramme af varm lim i henhold til dækningens indre omkreds og placer solpanel der
2. Montering af potentiometer med en møtrik og en skive på den modsatte side
3. Limhøjttaler med varm lim
4. Lim batteri med varm lim
5. Limning af 3,5 mm stik med varm lim
6. Lim batteri med… varm lim
7. Limning af TP4056 med USB -pegning uden for dens dedikerede udskæringsområde med varm lim
8. Sætter en knap på et potentiometer
9. Fastgørelseslåg og hus med fire skruer

Test

Vores enhed er klar og klar til brug! For at kontrollere enheden korrekt er der behov for at finde lyskilder, der kan give alternativ intensitet. Jeg anbefaler at bruge IR -fjernbetjening, da den giver vekslende intensitet, hvis frekvens ligger i det menneskelige hørebåndbreddeområde [20Hz: 20KHz].

Glem ikke at teste alle dine lyskilder derhjemme.

Tak fordi du læste!:)