در پایان این آموزش قادر خواهید بود تا یک چراغ LED سقفی بسازید و با استفاده ریموت کنترل، رنگ و سرعت نورهای آن را تنظیم کنید. با ما همراه باشید.

چراغی که در این آموزش ساخته شده است، یک مربع 30"x30" با ارتفاع 3.5" است. این چراغ از 9 LED 3W RBG استفاده می کند که توسط میکروکنترلر PIC 16F1829 کنترل می شوند.
کنترلی که به پروژه ضمیمه شده است، برای تغییر رنگ و نور آن مورد استفاده قرار می گیرد. حالت شروع به کار لامپ با رنگ سفید ( مانند یک چراغ مهتابی معمولی ) خواهد بود که می توان با استفاده از ریموت کنترل RBG آن را تغییر داد. شما می توانید با استفاده از دکمه های بالا و پایین کنترل، سرعت تغییر RBG لامپ را عوض کنید و حتی روی یک رنگ توقف کنید.

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 02

گام اول : ابزار و قطعات مورد نیاز

مقاومت 4.7 کیلو اهم ، 1/4 وات × 1  
مقاومت 1 کیلو اهم، 1/4 وات × 3  
رگولاتور خطی ولتاژ LM7805 +5V (یا هر نوع منبع تغذیه 5V مشابه) × 1  
منبع تغذیه ( در اینجا از یک منبع نغذیه 30V 2A استفاده شده است). (گام سوم را ببینید) × 1  
میکروکنترلر PIC16F1829 × 1  
اسیلاتور (نوسان ساز) TTL 16MHz × 1  
دیکودر مادون قرمز IRM 8410 یا GP3U10X × 1  
دیود زنر 12.1V – رتبه قدرت 1 وات × 1  
ترانزیستور دارلینگتون TIP121 × 3  
LED سه واتی RGB (یک وات بر رنگ) × 1  
مقاومت محدود کننده جریان (گام سوم را ببینید) × 3  
ریموت کنترل مادر(همه کاره) GE AREM4000-X × 1  
مقوای راه راه یک لا × 1  
90 درجه کنجی پلاستیکی × 1  
رنگ سفید (اختیاری) × 1  
پارچه × 1  
چسب حرارتی × 1  
میخ پرچ کن × 1  
قلمو (اختیاری) × 1  
اسیلوسکوپ (اختیاری اما بسیار مفید) × 1  

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 05

گام دوم : ساخت چراغ

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 06

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 07

چراغ سقفی با استفاده از مقوای محکم یا کارتن نازک ساخته می شود. بدنه کار با استفاده از 90 درجه های کنجی پلاستیکی ثابت و توسط پیچ محکم می شود. استفاده از براکت های L شکل در اینجا بسیار مناسب است چون سوراخ های روی آن دقیقا اندازه پیچ های 1/8" است و این باعث محکم شدن کار می شود.
در اینجا مربعی که برای ساخت چراغ در نظر گرفته شده است، دارای اندازه 30"x30" و بلندی 3.5" است. این اندازه ها دلخواه است و شما می توانید آن ها را متناسب با اندازه اتاق و تعداد LED ها تغییر دهید.

مراحل ساخت:


برای شروع از چهار براکت L شکل به طول 30 اینچ برای ساخت بدنه چراغ استفاده کنید. این تکه ها را مانند شکل به هم وصل کنید. برای اتصال گوشه های کار از پیچ استفاده کنید. همچنین بهتر است با استفاده از یک گونیا صاف بودن گوشه های مربعی را که ساخته اید، بررسی کنید.
در مرحله ی بعد، چهار تکه پایه دیواری به طول 3.5 اینچ ببرید و روی براکت های L شکل قرار دهید. اندازه 3.5 اینچی را نیز میتوانید بسته به سلیقه خود بیشتر یا کمتر کنید.
حالا یک تکه مقوا دقیقا به اندازه مربع 30"x30" (یا هر اندازه ای که انتخاب کرده اید) و چهار دیواره ی آن ببرید. هر سمت این مقوا را با میخ روی براکت های L شکل ثابت کنید. بهتر است در ابتدا یک سوراخ روی کارتن ایجاد کنید و یک واشر روی آن بگذارید تا میخ از کارتن رد نشود.
(مرحله ی اختیاری) رنگ های روشن به انعکاس بهتر نور کمک می کنند. در اینجا از یک رنگ سفید نیمه براق برای رنگ کردن داخل مربع استفاده شده است تا نور LED ها را بهتر منعکس کند.
در مرحله ی آخر، روی مربع خود را با استفاده از یک پارچه بپوشانید. می توانید از هر پارچه ای به دلخواه استفاده کنید اما بهتر است این پارچه با دکور اتاق تان نیز هماهنگی داشته باشد و در نور روز هم زیبا باشد. پارچه را روی کار بکشید و با چسب حرارتی بچسبانید.

گام سوم : مدار کنترل

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 10

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 11

 

جزئیات مدار:

مدار کنترل این پروژه نسبتا ساده است ( شماتیک بالا را ببینید) . این مدار یک میکروکنترلر PIC 16F1829 با سه خروجی PWM دارد که هر یک از یک درایور ترانزیستور دو قطبی و مقاومت محدود کننده جریان استفاده می کنند که با رشته های LED ارتباط برقرار می کنند. اگر مایل به بالا بردن راندمان الکتریکی هستید، می توانید از یک IC مخصوص LED مانند ZXLD1350 استفاده کنید.
برای آسان تر شدن سیم کشی ها و کنترل LED ها و همچنین مصرف انرژی کمتر، هر کدام از رشته های LED به صورت سری هدایت شده اند. با اینکار تنها از یک مقاومت محدود کننده جریان برای 9 LED استفاده می شود.
البته با این کار شما می توانید هر کانال رنگ را به صورت جداگانه کنترل کنید ، نه هر LED را.
در اینجا برای تهیه ساعت میکرکنترلر، از یک اسیلاتور کریستالی استفاده شده است چون باعث دقیق شدن زمان بندی رمزگشایی ریموت کنترل می شود. در PIC 16F1829 یک اسیلاتور داخلی وجود دارد که باعث کاهش قطعات مورد استفاده پروژه خواهد شد.
دیکودر/آشکارساز مادون قرمز نیز می تواند با نمونه های مشابه جایگزین شود اما بهتر است از هر نوعی که استفاده می کنید دارای فیلترهای داخلی و تقویت کننده باشد.


منبع تغذیه و مقاومت های محدود کننده جریان:


منبع تغذیه سری رشته های LED را به گونه ای انتخاب کنید که تا حد امکان به جمع ولتاژ سری‌های LED نزدیک باشد تا اتلاف انرژی در مقاومت‌های محدود کننده جریان به کمترین حد ممکن برسد. هنگامی که ولتاژ را انتخاب کردید، از قانون اهم برای محاسبه مقاومت مورد نیاز برای هر کدام از رشته های LED استفاده کنید. با توجه به دیتاشیت LED، هر LED می تواند 0.35A جریان در حالت حداکثر روشنایی را بپذیرد. اشباع ولتاژ کالکتور امیتر (Collector-Emitter) 0.75 ولت است. به خاطر داشته باشید که افت ولتاژ LED برای هر رنگ متفاوت خواهد بود.

محاسبه مقاومت :

R = ( ولتاژ منبع تغذیه – (9 x افت ولتاژ LED) – 0.75V )) ÷ 0.350
و محاسبه اتلاف ولتاژ :
P = R^2 x 0.350
در اینجا از یک منبع تغذیه 30V استفاده شده است، بنابراین به مقاومت 29 اهمی 3.6 واتی برای رشته قرمز، مقاومت 6.3 اهمی0.7 واتی برای رشته سبز و آبی نیاز خواهد بود.
اگر بتوانید یک منبع تغذیه با خروجی ۵+ ولتی اضافی پیدا کنید، می‌توانید تنظیم کننده خطی LM7805 و تغذیه مستقیم مدار دیجیتال را حذف کنید.

مونتاژ:

مدار نهایی را باید روی پرف بورد (perfboard) مونتاژ کنید (گام ششم را ببینید).

گام چهارم: هک کردن (Hacking) ریموت

 academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 12

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 05

در اینجا از ریموت مادون قرمزیک مانیتور ویدیو قدیمی (10 سال قبل) استفاده شده است. می توانید به راحتی از هر نوع ریموت مادون قرمزی برای کنترل این چراغ سقفی استفاده کنید.

اندازه گیری سیگنال های مادون قرمز:


با استفاده از یک اسیلوسکوپ و نصب ردیاب مادون قرمز می توان سیگنال های مادون قرمز را به خوبی فهمید. بعد از اتصال ریموت مادون قرمز به اسیلوسکوپ ، دکمه ها را بزنید.
یکی از مزایای اسیلوسکوپ های حافظه دار این است که می توانید ، کدهایی را که روی صفحه نمایش نشان داده شده است، ذخیره و آنالیز کنید. در مرحله ی بعد، می توانید مسیر هر کدام از دکمه ها را به عنوان فایل CSV ذخیره کنید تا به عنوان ورودی یک فایل اکسل مورد استفاده قرار گیرد. فایل اکسل ذخیره شده نمونه سیگنال های مادون قرمز است که در اینجا استفاده شده است.


آنالیز سیگنال های مادون قرمز


برای استفاده از ریموت، لازم نیست تمام پیام ها را رمزگشایی کنید. اساسا فقط پیدا کردن تفاوت سیگنال ها برای هر یک از دکمه ها در اینجا حائز اهمیت است.
هر سیگنال مادون قرمز دارای سه بخش است. یک پالس شروع، یک ریموت ID 16 بیتی( که برای همه دکمه ها یکسان است) و یک کد دکمه 16 بیتی که برای هر دکمه منحصر به فرد است. با نگاهی به 16 بیت آخر هر سیگنال مادون قرمز، می توان تشخیص داد که دکمه فشار داده شده است.
یکی از مشکلات، استفاده از کد ریموت زمانی است که یک دکمه فشار داده شده است. تا زمانی که دکمه فشار داده شود،‌ ریموت یک کد تکرار یکسان را خواهد فرستاد. این کد تکرار شباهت زیادی به پالس شروع دارد، اما مدت زمان های مختلفی خواهد داشت.

استفاده از سیگنال های مادون قرمز

سیگنال مادون قرمز را به پین PIC Internet-on-change متصل کنید. با استفاده از ماژول internet timer 0 می توانید بازه ی زمانی بین افت لبه ها روی این پین را محاسبه کنید.هر بار که مقدار لبه افت می کند، PIC زمان آغاز ثبت TMR0 را ذخیره می کند (برای ثبت زمان بازه قبلی) و سپس TMR0 را ریستارت می کند (برای کاهش ثبت زمان بازه بعدی). با استفاده از این اطلاعات می توانید تعیین کنید که 0 و 1 به عنوان پالس شروع ذخیره بشود یا پالس تکراری دریافت شده.

گام پنجم: سیم کشی کد

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 14

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 15

 academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 16

کدهای این پروژه با استفاده از زبان میکروچیپ اسمبلی نوشته شده است. فایل های کد و hex را دریافت کنید . فلوچارت برنامه در تصاویر آمده است.
این برنامه از سه قسمت اصلی تشکیل شده است.

  1. میانگیری (Buffering) کد مادون قرمز
  2. درون یابی (interpretation) کد مادون قرمز
  3. کنترل PWM (رنگ های ثابت RBG، محو شدن رنگ ها و حالت رنگ سفید)

میانگیری کد مادون قرمز
با استفاده از روند توضیح داده شده در گام چهارم، می توان دریافت که مقادیر پالس شروع و پالس تکرار همگی منحصر به فرد و قابل تکرار هستند. هر بار که PIC، افتی را در پین 17 (interrupt-on-change) احساس کند، فاصله ی زمانی آخرین افت را ضبط می کند و با سایر مقادیر مقایسه می کند تا نوع ورودی پالس را تعیین کند. می توانید فلوچارت این روند را در تصاویر زیر ببینید.
اگر این فاصله، در هیچ پنجره ای کاهش پیدا نکند، باید یک Bad Code flag تنظیم کنید تا همه ی داده های ضبط شده تا پالس شروع بعدی نادیده گرفته شود.

تفسیر کد مادون قرمز

هر بار که 0 یا 1 آشکار شود، پالس های PIC، مقدار ورودی را در قالب یک FIFO 8 بیتی ثبت می کند. حتی اگر زنجیره پالس ریموت بیشتر از 8 بیت باشد، همیشه در نهایت 8 بیت آخر ثبت خواهد شد که نتیجه ی آن ایجاد یک کد مخصوص برای هر دکمه است. این کد را با مقادیر دیجیتالی هر دکمه که در گام چهارم و با استفاده از اسیلسکوپ اندازه گیری شده است، مقایسه کنید. با این روش متوجه خواهید شد که با فشار کدام دکمه، چه تغییری در چراغ سقفی شما ایجاد خواهد شد. این مقدار 8 بیتی در یک رجیستر دیگر ذخیره می شود تا در صورت نمایش پالس تکراری ، متوجه شوید که کدام فرمان تکرار خواهد شد.
کنترل PWM
میکروکنترلرPIC 16F1829 دارای چهار رجیستر PWM 10 بیتی است که برای کنترل رنگ RBG ایده آل است. با استفاده از ماژول های سخت افزاری PWM، میکروکنترل می تواند از سایر امکانات نیز استفاده کند.
شدت هر رنگ با استفاده از 10 بیت کنترل می شود. زمانی که لامپ روشن می شود، مقدار حداکثر رنگ سفید را ارایه می دهد. زمانی که دکمه "CONV" را فشار دهید، یک حلقه ی سه قسمتی در نرم افزار شروع می شود.
قسمت اول ) کاهش نور قرمز، افزایش نور سبز، بدون نور آبی
قسمت دوم ) کاهش نور سبز، افزایش نور آبی، بدون نور قرمز
قسمت سوم ) کاهش نور آبی، افزایش نور قرمز، بدون نور سبز
تا زمانی که حالت نور سفید را انتخاب کرده باشد، برنامه این حلقه را توسط همین سه قسمت ادامه می دهد. با فشار دکمه ی "STATIC" می توانید چراغ را روی یک رنگ متوقف کنید.

گام ششم : مونتاژ قطعات چراغ

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 17

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 18

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 19

academy 941128 RGB LED Ceiling Mood Light 20

حالا که همه ی قسمت های اصلی چراغ ساخته شده است، زمان آن رسیده تا آن ها را به هم وصل کنید و چراغ را مونتاژ کنید.

از آنجاییکه LED ها خیلی داغ می شوند، باید به نوعی از هیت سینک متصل شوند. در اینجا از هیت سینک ترانزیستور های سایز TO-3 استفاده شده است و با فشار مناسب و با استفاده از چسب حرارتی آن ها را روی قطعات دیگر چسبانده شده است. با انجام این کار، LED ها زاویه ی بهتری پیدا می کنند و نور در اتاق به خوبی پراکنده خواهد شد.
منبع تغذیه را در گوشه ی از چراغ محکم تر است، نصب کنید. برد هم بسیار سبک است ، پس می توانید آن را در هر نقطه از چراغ با چسب حرارتی بچسبانید.
سنسور IR را در وسط چراغ نصب کنید. کافی است یک سوراخ روی مقوا ایجاد کنید و با استفاده از چسب حرارتی، سنسور را بچسبانید. نیازی به سوراخ کردن پارچه ای که روی کار کشیده اید نیست، چون سیگنال ها از آن رد می شوند.
رشته های LED را در گوشه های چراغ نصب کنید. برای نصب این رشته ها نیز باید گوشه های بدنه ی چراغ را سوراخ کنید.
چگونگی نصب چراغ به سلیقه ی شما بستگی دارد. فقط کافی است مطمئن شوید، اتصالاتی که استفاده می کنید به خوبی محکم باشد تا چراغ نیفتد و بشکند! روشی که در اینجا استفاده شده، در تصاویر قابل مشاهده است. از آویزهای متناسب با طراحی چراغ‌های سقف کوب استفاده کنید و بین اتصالات واشر قرار بدهید.
همچنین باید از سیم برق برای تغذیه چراغ سقفی خود استفاده کنید. برای استفاده طولانی مدت از لامپ، بهتر است سیم کشی مناسب تری داشته باشید. من اخیرا یک خروجی AC در بالای لامپ به صورت دایمی نصب کرده ام.
تبریک! چراغ سقفی شما آماده است.
منبع : سایت instructables

افزودن نظر