Regalos iluminados: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

En casa tenemos dos regalos iluminados que se utilizan durante el período navideño. Estos son regalos iluminados simples que usan un LED rojo-verde de 2 colores que cambian de color aleatoriamente y se desvanecen y se desvanecen. El dispositivo funciona con una pila de botón de 3 voltios. Este último fue el motivo de este proyecto, ya que la batería se agota muy rápidamente cuando los regalos se encienden durante más tiempo.

Para evitar el uso de una gran cantidad de pilas de botón, diseñé mi propia versión con tres pilas AAA recargables. Esta versión usa un LED RGB, por lo que el azul también es posible, pero eso no formaba parte del diseño original. Mi versión tiene las siguientes funciones:

• Control 2 se presenta al mismo tiempo usando un microcontrolador PIC12F617. El software del microcontrolador se escribió en el lenguaje de programación JAL.
• Enciende y apaga el presente con un pulsador. La versión original usaba un interruptor para ese propósito, pero un botón era más fácil de usar.
• Cambie aleatoriamente el color de los regalos mediante la aparición y desaparición gradual de los colores rojo y verde.
• Apague los regalos cuando el voltaje de la batería caiga por debajo de los 3,0 voltios. Esto evitará que las baterías recargables se descarguen demasiado.

Después de desvanecerse en un color, el LED permanece encendido durante un tiempo entre 3 y 20 segundos. Como todavía tenía el LED azul sin usar, agregué la función de que ambos paquetes se volverán azules cuando el tiempo de encendido sea exactamente de 10 segundos. Esto no sucede muy a menudo ya que el tiempo aleatorio se genera en tics de temporizador de 40 milisegundos como se describe más adelante.

Paso 1: algo de teoría sobre la aparición y desaparición gradual mediante modulación de ancho de pulso

La mejor manera de cambiar el brillo de un LED no es cambiando la corriente que fluye a través del LED, sino cambiando el tiempo que el LED está encendido dentro de un cierto intervalo de tiempo. Esta forma de controlar el brillo de un LED se llama Modulación de ancho de pulso (PWM) y se ha descrito varias veces en Internet, p. Ej. Wikipedia.

PIC y Arduino tienen hardware PWM especial a bordo que simplifica la generación de esta señal PWM, pero a menudo tienen una salida para esto y, por lo tanto, solo puede controlar un LED. Para esta versión, necesitaba controlar 5 LED (2 rojos, 2 verdes y 1 azul combinado), por lo que PWM debía realizarse en software utilizando un temporizador que genera tanto la frecuencia PWM como el ciclo de trabajo PWM.

El PIC12F617 tiene un temporizador integrado con capacidad de recarga automática. Esto significa que una vez que establezca el valor de recarga del temporizador, usará ese valor cada vez que haya pasado el tiempo de espera y, por lo tanto, el temporizador funcionará de forma independiente a una frecuencia especificada. Dado que el tiempo es fundamental para una señal PWM estable, el temporizador funciona en base a interrupciones, sin verse influenciado por el tiempo que el programa principal necesita para controlar y determinar el tiempo de activación aleatorio de los LED.

La frecuencia PWM debe ser lo suficientemente alta como para evitar parpadeos, por lo que elegí una frecuencia PWM de 100 Hz. Para el efecto de aparición y desaparición gradual, debemos cambiar el ciclo de trabajo y, por lo tanto, el brillo del LED. Decidí usar un incremento de paso de 5 para aumentar o disminuir el brillo para obtener el efecto de aparición y desaparición gradual y, dado que el temporizador usa un rango de 0 a 255 para el ciclo de trabajo, el temporizador debe funcionar a 255 / 5 = 51 veces la frecuencia normal o 5100 Hz. Esto da como resultado una interrupción del temporizador cada 196 us.

Paso 2: el trabajo mecánico

Para hacer los regalos usé plástico acrílico blanco como la leche y para el resto del montaje usé MDF. Para evitar que vea la forma del LED en el paquete cuando el LED está encendido, coloco una cubierta en la parte superior de los LED que difunde la luz del LED. Esta cubierta vino de algunas velas electrónicas antiguas que tenía, pero también puedes crear una cubierta usando el mismo plástico acrílico. En las fotos ves lo que utilicé como equipo y material.

Paso 3: la electrónica

El diagrama esquemático muestra los componentes electrónicos que necesita. Como se mencionó anteriormente, 5 LED se controlan de forma independiente donde se combina el LED azul. Dado que el PIC no puede controlar dos LED en un pin de puerto, agregué un transistor para controlar los LED azules combinados. La electrónica funciona con 3 baterías recargables AAA y se puede encender o apagar presionando el interruptor de reinicio.

Necesita los siguientes componentes electrónicos para este proyecto:

• 1 microcontrolador PIC 12F617 con enchufe
• 2 condensadores cerámicos: 2 * 100nF
• Resistencias: 1 * 33k, 1 * 4k7, 2 * 68 Ohm, 4 * 22 Ohm
• 2 LED RGB, alto brillo
• 1 transistor BC557 o equivalente
• 1 interruptor de botón

Se puede construir el circuito en una protoboard y no requiere mucho espacio, como se puede ver en la imagen. Quizás se pregunte por qué los valores de la resistencia para controlar la corriente máxima a través de los LED son tan bajos. Esto se debe a la baja tensión de alimentación de 3,6 voltios en combinación con la caída de tensión que tiene cada LED, que depende del color por LED, consulte también Wikepedia. Los valores de la resistencia dan como resultado una corriente máxima de alrededor de 15 mA por LED donde la corriente máxima de todo el sistema es de alrededor de 30 mA.

Paso 4: el software

El software realiza las siguientes tareas:

Cuando el dispositivo se reinicia con el botón pulsador, lo encenderá si estaba apagado o lo apagará si estaba encendido. Apagado significa poner el PIC12F617 en modo de suspensión en el que apenas consume energía.

Genere la señal PWM para controlar el brillo de los LED. Esto se hace mediante un temporizador y una rutina de servicio de interrupción que controla los pines del PIC12F617 que en su momento encienden y apagan los LED.

Fade-in y fade-out los LED y manténgalos encendidos durante un tiempo aleatorio entre 3 y 20 segundos. Si el tiempo aleatorio es igual a 10 segundos, ambos LED se volverán azules durante 10 segundos, después de lo cual se utilizará el patrón normal de aparición y desaparición gradual de rojo-verde.

Durante el funcionamiento, el PIC medirá el voltaje de suministro utilizando su convertidor analógico a digital (ADC) integrado. Cuando este voltaje cae por debajo de 3.0 V, apagará los LED y pondrá el PIC en modo de suspensión nuevamente. El PIC aún podría funcionar bien a 3,0 V, pero no es bueno que las baterías recargables se agoten por completo.

Como se mencionó anteriormente, la señal PWM se crea usando un temporizador que usa una rutina de servicio de interrupción para mantener una señal PWM estable. La aparición y desaparición progresiva de los LED, incluido el tiempo que están encendidos, está controlada por el programa principal. Este programa principal utiliza un tic del temporizador de 40 milisegundos, derivado del mismo temporizador que crea la señal PWM.

Dado que no utilicé ninguna biblioteca JAL específica para este proyecto, esta vez tuve que hacer un generador aleatorio utilizando un registro de desplazamiento de retroalimentación lineal para generar el tiempo de encendido aleatorio y el tiempo de apagado aleatorio de los LED.

Paso 5: el resultado final

Hay 2 videos que muestran el resultado intermedio. Mi esposa todavía necesita convertir los cubos en regalos reales. Un video muestra un primer plano del resultado donde el otro video lo muestra con el presente original que condujo a este proyecto.

Como puede esperar cuando crea que ha terminado, aparecen nuevos requisitos. Mi esposa estaba preguntando si el brillo de los LED también puede variar después de que se apagan. Eso es posible, por supuesto, ya que solo usé aproximadamente la mitad de la memoria del programa del PIC12F617.

Se adjuntan el archivo fuente JAL y el archivo Intel Hex para programar el PIC. Si está interesado en utilizar el microcontrolador PIC con JAL, un lenguaje de programación similar a Pascal, visite el sitio web de JAL.

Diviértete haciendo este Instructable y esperando tus reacciones y resultados.