Işık Titreme Dedektörü: 3 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Elektroniğin bize eşlik etmesi beni her zaman büyülemiştir. Sadece her yerdedir. Işık kaynakları hakkında konuşurken (Yıldızlar gibi doğal olanları değil), birkaç parametreyi hesaba katmalıyız: Parlaklık, renk ve bahsettiğimiz bilgisayar ekranı olması durumunda resim kalitesi.

Işığın görsel algısı veya elektronik ışık kaynağının parlaklığı, en popüleri Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) ile olduğunda çeşitli şekillerde kontrol edilebilir - Geçici olayların insan gözü için "görünmez" görünmesi için cihazı çok hızlı açıp kapatmanız yeterlidir. Ancak göründüğü gibi uzun süreli kullanım için insan gözü için çok iyi değil.

Örneğin, bir dizüstü bilgisayarı ele aldığımızda ve parlaklığını azalttığımızda - daha karanlık görünebilir, ancak ekranda birçok değişiklik oluyor - titriyor. (Bununla ilgili daha fazla örnek burada bulunabilir)

Bu YouTube videosunun bir fikrinden büyük ölçüde ilham aldım, açıklaması ve sadeliği müthiş. Basit kullanıma hazır cihazlar ekleyerek, tamamen taşınabilir bir titreme algılama cihazı oluşturma potansiyeli vardır.

Yapmak üzere olduğumuz cihaz, ışık kaynağı olarak küçük güneş pili kullanan ve aşağıdaki bloklardan oluşan bir ışık kaynağı titreşim dedektörüdür:

1. Küçük güneş paneli
2. Entegre ses yükseltici
3. hoparlör
4. Daha fazla hassasiyetle test etmek istersek, kulaklık bağlantısı için jak
5. Güç kaynağı olarak şarj edilebilir Li-Ion pil
6. Şarj bağlantısı için USB Type-C konektörü
7. Güç LED göstergesi

Gereçler

Elektronik parçalar

• Entegre Ses Güç Amplifikatörü
• 8 Ohm Hoparlör
• 3.7V 850mAh Li-Ion pil
• 3.5mm Ses Jakı
• Mini Polikristal Güneş Pili
• TP4056 - Li-Ion Şarj Kartı
• RGB LED (TH paketi)

• 2 x 330 Ohm Dirençler (TH paketi)

Mekanik Bileşenler

• Potansiyometre düğmesi
• 3D Baskılı muhafaza (Opsiyonel, hazır proje kutusu kullanılabilir)
• 4 x 5mm çaplı vidalar

Enstrümanlar

• Havya
• Sıcak yapıştırıcı tabancası
• Yıldız tornavida
• Tek çekirdekli tel
• 3D Yazıcı (Opsiyonel)
• pense
• Cımbız
• Kesici

Adım 1: Çalışma Teorisi

Girişte belirtildiği gibi, PWM'nin neden olduğu titreme. Wikipedia'ya göre insan gözü saniyede 12 kareye kadar yakalayabilir. Kare hızı bu sayıyı aşarsa, insan görüşü için hareket olarak kabul edilir. Bu nedenle, gözlemlenen nesnede hızlı bir değişiklik varsa, ayrılmış kareler dizisi yerine ortalama yoğunluğunu görürüz. Parlaklık kontrol devrelerinde PWM fikrinin bir çekirdeği vardır: Yalnızca 12 fps'den daha yüksek kare hızının ortalama yoğunluğunu görebildiğimiz için (Yine wikipedia'ya göre), ışık kaynağının parlaklığını (Görev Döngüsü) aracılığıyla kolayca ayarlayabiliriz. Anahtarlama frekansının sabit olduğu ve 12 Hz'den çok daha büyük olduğu, ışık açık veya kapalıyken değişen zaman periyotları (PWM hakkında daha fazla bilgi).

Bu proje, ses hacmi ve frekansı PWM'nin neden olduğu titreyen gürültü ile orantılı olan bir cihazı tanımlar.

Mini Polikristal Panel

Bu cihazların temel amacı, ışık kaynağından elde edilen gücü, kolaylıkla hasat edilebilen elektrik enerjisine dönüştürmektir. Bu pilin temel özelliklerinden biri, ışık kaynağının sabit sabit yoğunluk sağlamaması ve zamanla değişmesi durumunda, bu panelin çıkış voltajında da aynı değişikliklerin meydana gelmesidir. Yani, tespit edeceğimiz şey bu - zaman içindeki yoğunluk değişimleri

Ses amplifikatörü

Güneş panelinden üretilen çıktı, zaman içinde yoğunlukta ek değişiklikler (AC) ile ortalama yoğunluk seviyesi (DC) ile orantılıdır. Sadece alternatif voltajı tespit etmekle ilgileniyoruz ve bunu başarmanın en kolay yolu - ses sistemini bağlamak. Bu tasarımda kullanılan ses yükseltici, her iki tarafta hem giriş hem de çıkışta DC engelleme kapasitörleri bulunan tek beslemeli PCB'dir. Böylece güneş paneli çıkışı doğrudan ses yükselticisine bağlanır. Bu tasarımda kullanılan amfi, yerleşik bir AÇMA/KAPAMA anahtarına sahip bir potansiyometreye sahiptir, bu nedenle cihaz gücü ve hoparlörün sesi üzerinde tam kontrol vardır.

Li-Ion Pil Yönetimi

Cihazın taşınabilir ve şarj edilebilir olması için bu projeye TP4056 Li-Ion pil şarj devresi eklenmiştir. USB-C konektörü, şarj cihazı için giriş görevi görür ve kullanılan pil, bu cihazla takip etmemiz gereken amaçlar için yeterli olan 850mAh, 3.7V'dir. Pil voltajı, ses yükselticisi için, dolayısıyla tüm cihaz için bir ana güç kaynağı görevi görür.

Sistem Çıkışı Olarak Hoparlör

Hoparlör cihazda ana rol oynar. Kasaya sıkı bir şekilde bağlı olan nispeten küçük boyutlu bir tane seçtim, böylece daha düşük frekansları da duyacaktım. Daha önce de belirtildiği gibi, konuşmacının frekansı ve hacmi aşağıdaki gibi tanımlanabilir:

f(Hoparlör) = f(Güneş Panelinden AC) [Hz]

P(Hoparlör) = K*I(Güneş panelinden gelen AC sinyalinin tepeden tepeye yoğunluğu) [W]

K - Bir hacim katsayısıdır

Ses jakı

Kulaklık bağlamak istediğimiz durumda 3,5 mm Jak kullanılır. Bu cihazda jak, ses fişi takıldığında sinyal piminden ayrılan bir bağlantı algılama pimine sahiptir. O anda tek bir yola çıkış sağlamak için bu şekilde tasarlanmıştır - Hoparlör VEYA kulaklıklar.

RGB LED'i

Burada LED çift görevdedir - cihaz şarj olurken veya cihaz açıldığında yanar.

2. Adım: Muhafaza - Tasarım ve Baskı

3D Yazıcı, özelleştirilmiş muhafazalar ve kasalar için harika bir araçtır. Bu proje için muhafaza, bazı ortak özelliklere sahip çok temel bir yapıya sahiptir. Bunu adım adım genişletelim:

Hazırlık ve FreeCAD

Muhafaza, ilk olarak cihazın gövdesinin oluşturulduğu ve gövdeye göre ayrı bir parça olarak sağlam bir kapağın oluşturulduğu FreeCAD'de (proje dosyası bu adımın altında indirilebilir) tasarlanmıştır. Cihaz tasarlandıktan sonra ayrı gövde ve kapak olarak ihraç edilmesi gerekmektedir.

Mini güneş paneli, kesme bölgesinin teller için ayrılmış olduğu sabit boyutlu alana sahip kapağa monte edilir. Her iki tarafta da kullanıcı arayüzü mevcuttur: USB kesme ve LED|Jack|Potansiyometre delikleri. Hoparlör, gövdenin altındaki deliklerden oluşan kendi özel alanına sahiptir. Batarya hoparlöre bitişiktir, her parça için bir yer vardır, bu nedenle cihazı bir araya getirirken sinirlenmemize gerek kalmaz.

Dilimleme ve Ultimaker Cura

STL dosyalarımız olduğu için G-Code dönüştürme işlemine geçebiliriz. Bunu yapmak için bir çok yöntem var, burada sadece yazdırma için ana parametreleri bırakacağım:

• Yazılım: Ultimaker Cura 4.4
• Katman yüksekliği: 0.18mm
• Duvar kalınlığı: 1.2mm
• Üst/alt katman sayısı: 3
• Dolgu: %20
• Nozul: 0.4mm, 215*C
• Yatak: Cam, 60*C
• Destek: Evet, %15

Adım 3: Lehimleme ve Montaj

Lehimleme

3D Yazıcı muhafazamızı yazdırmakla meşgulken, hadi lehimleme işlemini ele alalım. Şemalarda görebileceğiniz gibi, minimum düzeyde basitleştirilmiştir - bu nedenle, birlikte ekleyeceğimiz tüm parçalar bağımsız entegre bloklar olarak mevcuttur. Peki, sıra şudur:

1. Li-Ion pil terminallerini TP4056 BAT+ ve BAT- Pinlerine lehimleme
2. TP4056'nın VO+ ve VO-'sini ses yükselticinin VCC ve GND terminallerine lehimleme
3. Küçük güneş panelinin "+" terminalini ses amplifikatörünün VIN'ine (L veya R) ve "-" ses amplifikatörünün toprağına lehimleme
4. Uygun izolasyonlu iki 220R rezistöre Bi-color veya RGB LED'i takma
5. Ses amplifikatörünün anahtar terminaline ilk LED anodunu lehimleyin (Bağlantı anahtarın terminalinde yapılmalıdır). PCB'nin alt tarafındaki anahtarın hangi terminalinin VCC'ye bağlı olduğunu kontrol etmeniz şiddetle tavsiye edilir - Olmayan bizim seçeneğimizdir
6. İkinci LED anot, iki SMD LED'den birinin anoduna lehimlenmelidir - ortak anot bağlantısına sahiptirler
7. LED katotlarını ses yükselticinin GROUND'una lehimleme
8. Hoparlör terminallerini ses yükselticinin çıkışına lehimleyin (SOL veya SAĞ girişte aynı kanalı seçtiğinizden emin olun)
9. Hoparlörü kapalı duruma zorlamak için, hoparlörden akım akışını engelleyen 3,5 mm stereo jak terminallerini lehimleyin.
10. Kulaklıkların her iki tarafta ses üretmesini sağlamak için - L ve R, önceki adımda açıklanan terminalleri birlikte kısa devre yapın.

toplantı

Muhafaza yazdırıldıktan sonra, parça yüksekliğine göre parça parça monte edilmesi önerilir:

1. Kapak iç çevresine göre sıcak tutkaldan çerçeve yapmak ve buraya güneş paneli yerleştirmek
2. Potansiyometreyi bir somun ve karşı tarafta bir pul ile takma
3. Hoparlörü sıcak tutkalla yapıştırma
4. Pili sıcak tutkalla yapıştırma
5. 3,5 mm jakı sıcak tutkalla yapıştırma
6. Pili sıcak tutkalla yapıştırmak
7. TP4056'yı özel kesme bölgesinin dışına bakan USB ile sıcak tutkalla yapıştırma
8. Potansiyometreye bir düğme koymak
9. Kapak ve gövdeyi dört vidayla sabitleme

Test yapmak

Cihazımız kuruldu ve kullanıma hazır! Cihazı doğru bir şekilde kontrol etmek için alternatif yoğunluk sağlayabilecek ışık kaynağının bulunması gerekir. Frekansı insan işitme bant genişliği bölgesinde [20Hz:20KHz] bulunan alternatif yoğunluk sağladığı için IR uzaktan kumanda kullanmanızı öneririm.

Tüm ışık kaynaklarınızı evde test etmeyi unutmayın.

Okuduğunuz için teşekkürler!:)