UVLamp - SRO2003: 9 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

¡Hola!

Hoy les presentaré la realización de una lámpara LED UV. Mi esposa es diseñadora de joyas en arcilla polimérica y a menudo usa resina para hacer sus creaciones. En principio usa una resina clásica que simplemente polimeriza al aire libre, funciona bien pero es lo suficientemente larga para solidificarse (alrededor de 2 días). Pero recientemente descubrió una resina que polimeriza gracias a la luz ultravioleta, basta con exponer el objeto resinado a una fuente de rayos ultravioleta por un corto tiempo para solidificar la resina. Cuando pidió la resina dudó en comprar una lámpara (no cuesta mucho…) pero la detuve enseguida diciendo: ¡TENGO LED UV! NO SÉ QUÉ HACER CON, PUEDO HACER TU LÁMPARA !!! (sí, a veces reacciono demasiado rápido cuando se trata de electrónica…;))

Y aquí estoy tratando de hacer una lámpara con lo que tengo en el fondo de mis cajones …

Paso 1: Obligaciones

- La luz que emite la lámpara debe ser lo más homogénea posible, la lámpara debe iluminar todo el objeto que se colocará debajo.

- La lámpara debe tener un tiempo de cuenta atrás ajustable de al menos 1 minuto y 30 segundos.

- La lámpara debe ser lo suficientemente grande para cubrir objetos de hasta 6 cm de diámetro, pero no debe ser demasiado voluminosa.

- La lámpara debe poder moverse fácilmente.

- La lámpara debe estar alimentada por una fuente de energía "segura" (batería / adaptador)

Paso 2: Herramientas y componentes electrónicos

Componentes electrónicos:

- 1 microchip PIC 16F628A

- 2 botones de interruptor momentáneo

- 2 transistores BS170

- 1 transistor 2N2222

- Pantalla numérica de 2 dígitos

- 1 LED rojo de 5 mm

- 17 LED UV de 5 mm

- 8 resistencias 150 ohmios

- 17 resistencias 68 ohmios

- 2 resistencias 10 Kohm

- 1 resistencia 220 ohmios

- 1 timbre

- 2 placas PCB

- alambre envolvente (por ejemplo: 30 AWG)

Otros componentes:

- 8 espaciadores

- algunos tornillos

- 1 tapón de tubo de pvc (100 mm)

- 1 manguito de tubería de pvc (100 mm)

- tubos termorretráctiles

Instrumentos:

- un taladro

- soldador - alambre de soldar

- un programador para inyectar el código en un Microchip 16F628 (por ejemplo, PICkit 2)

Le aconsejo que utilice Microchip MPLAB IDE (freeware) si desea modificar el código, pero también necesitará el compilador CCS (shareware). También puede utilizar otro compilador, pero necesitará muchos cambios en el programa. Pero te proporcionaré el. Archivo HEX para que pueda inyectarlo directamente en el microcontrolador.

Paso 3: esquema

Aquí está el esquema creado con CADENCE Capture CIS Lite. Explicación del papel de los componentes:

- 16F628A: microcontrolador que gestiona entradas / salidas y tiempo para la cuenta atrás

- SW1: botón de configuración del temporizador - SW2: botón de inicio

- FND1 y FND2: pantallas numéricas de dígitos para indicar el tiempo de la cuenta regresiva

- U1 y U2: transistores de potencia para visualizaciones numéricas de dígitos (multiplexación)

- Q1: transistor de potencia para encender leds UV

- D2 a D18: leds UV

- D1: LED de estado, se enciende cuando los leds UV están encendidos

- LS1: zumbador que emite un sonido cuando finaliza la cuenta atrás

Paso 4: Cálculos y creación de prototipos en placa de pruebas

¡Montemos los componentes en una placa de pruebas de acuerdo con el esquema anterior y programemos el microcontrolador!

Dividí el sistema en varias partes antes de ensamblar el conjunto: - una parte para leds UV

- una parte para la gestión de pantallas

- una parte para la gestión de pulsadores e indicadores luminosos / sonoros

Para cada parte, calculé los valores de los diferentes componentes y luego verifiqué su correcto funcionamiento en la placa de pruebas.

La parte de leds UV: Los leds se conectan al Vcc (+ 5V) en sus ánodos a través de las resistencias y se conectan al GND en sus cátodos mediante el transistor Q1 (2N2222).

Para esta parte simplemente es necesario calcular la resistencia base necesaria para que el transistor tenga suficiente corriente para saturarlo correctamente. Opté por suministrar a los leds UV una corriente de 20 mA para cada uno de ellos. Hay 17 leds, por lo que habrá una corriente total de 17 * 20mA = 340mA que cruzará el transistor desde su colector hasta su emisor.

A continuación se muestran los diferentes valores útiles de la documentación técnica para realizar los cálculos: Betamin = 30 Vcesat = 1V (aprox…) Vbesat = 0.6V

Conociendo el valor de la corriente en el colector del transistor y el Betamin podemos deducir de él la corriente mínima a tener en la base del transistor para que se sature: Ibmin = Ic / Betamin Ibmin = 340mA / 30 Ibmin = 11,33 mA

Tomamos un coeficiente K = 2 para asegurarnos de que el transistor esté saturado:

Ibsat = Ibmin * 2

Ibsat = 22,33 mA

Ahora calculemos el valor de la resistencia base para el transistor:

Rb = (Vcc-Vbesat) / Ibsat

Rb = (5-0,6) /22,33 mA

Rb = 200 ohmios

Elijo un valor estándar de la serie E12: Rb = 220 ohmios En principio, debería haber elegido una resistencia con un valor normalizado igual o inferior a 200 ohmios, pero ya no tenía muchas opciones en valores para las resistencias, así que tomé la más cercana. valor.

La parte de gestión de pantalla:

Cálculo de la resistencia limitadora de corriente para segmentos de visualización:

A continuación se muestran los diferentes valores útiles de la documentación técnica (display de dígitos y transistor BS170) para realizar los cálculos:

Vf = 2V

Si = 20 mA

Cálculo del valor límite actual:

R = Vcc-Vf / Si

R = 5-2 / 20mA

R = 150 ohmios

Elijo un valor estándar de la serie E12: R = 150 ohmios

Gestión de multiplexación:

Elegí utilizar la técnica de visualización multiplexada para limitar la cantidad de cables necesarios para controlar los caracteres en las pantallas. Hay una pantalla que corresponde al dígito de las decenas y otra pantalla que corresponde al dígito de las unidades. Esta técnica es bastante simple de implementar, así es como funciona (por ejemplo: para mostrar el número 27)

1 - el microcontrolador envía señales en 7 salidas correspondientes al carácter a mostrar para el dígito de las decenas (dígito 2) 2 - el microcontrolador activa el transistor que alimenta la pantalla que corresponde a las decenas 3 - transcurre un retardo de 2ms 4 - el microcontrolador desactiva el transistor que alimenta la pantalla que corresponde a las decenas 5 - el microcontrolador envía señales en 7 salidas correspondientes al carácter a mostrar para el dígito de las unidades (dígito 7) 6 - el microcontrolador activa el transistor que alimenta la pantalla correspondiente a las unidades 7 - transcurre un retardo de 2ms 8 - el microcontrolador desactiva el transistor que alimenta la pantalla correspondiente a las unidades

Y esta secuencia se repite en bucle muy rápidamente para que el ojo humano no perciba el momento en que una de las pantallas está apagada.

Los botones pulsadores y los indicadores de luz / sonido parte:

Hay muy pocas pruebas de hardware e incluso menos cálculos para esta parte.

Se calcula que la resistencia limitadora de corriente para el led de estado: R = Vcc-Vf / If R = 5-2 / 20mA R = 150 ohmios

Elijo un valor estándar de la serie E12: R = 150 ohmios

Para los pulsadores, simplemente comprobé que podía detectar la pulsación gracias al microcontrolador e incrementar el número de pulsaciones en las pantallas. También probé la activación del zumbador para ver si funcionaba correctamente.

Veamos cómo se maneja todo esto con el programa…

Paso 5: el programa

El programa está escrito en lenguaje C con MPLAB IDE y el código se compila con CCS C Compiler.

El código está completamente comentado y es bastante simple de entender. Te dejo descargar las fuentes si quieres saber cómo funciona o si quieres modificarlo.

Lo único un poco complicado quizás sea la gestión de la cuenta atrás con el temporizador del microcontrolador, intentaré explicar con bastante rapidez el principio:

Una función especial es llamada cada 2ms por el microcontrolador, esta es la función llamada RTCC_isr () en el programa. Esta función gestiona la multiplexación de la pantalla y también la gestión de la cuenta atrás. Cada 2ms, las pantallas se actualizan como se explicó anteriormente y, al mismo tiempo, la función TimeManagment también se llama cada 2ms y administra el valor de la cuenta regresiva.

En el bucle principal del programa simplemente está la gestión de los pulsadores, es en esta función que se configura el valor de la cuenta atrás y el botón para iniciar la iluminación de los LED UV y la cuenta atrás.

Vea a continuación un archivo zip del proyecto MPLAB:

Paso 6: soldadura y ensamblaje

He distribuido todo el sistema en 2 placas: una placa soporta las resistencias de los LED UV y otra placa que soporta todos los demás componentes. Luego agregué espaciadores para superponer las tarjetas. Lo más complicado fue soldar todas las conexiones de la placa superior, sobre todo por las pantallas que requieren muchos cables, incluso con el sistema de multiplexación …

Consolidé las conexiones y el cable con pegamento termofusible y funda termorretráctil para obtener el resultado más limpio posible.

Luego hice marcas en la tapa de PVC para distribuir los LED lo mejor posible para obtener la luz más uniforme posible. Luego hice los agujeros con el diámetro de los LED, en las imágenes se puede ver que hay más LED en el centro es normal porque la lámpara se usará principalmente para emitir luz sobre objetos pequeños.

(Puedes ver en las imágenes de presentación al inicio del proyecto que el tubo de PVC no está pintado como el tapón, es normal que mi esposa quiera decorarlo ella misma … ¡si algún día tengo fotos las agregaré!)

Y finalmente soldé un conector USB hembra para poder alimentar la lámpara con un cargador de móvil o una batería externa por ejemplo (a través de un cable macho-macho que tenía en casa…)

Tomé muchas fotos durante la realización y están bastante "hablando".

Paso 7: Diagrama de funcionamiento del sistema

Aquí está el diagrama de cómo funciona el sistema, no el programa. Es una especie de mini manual de usuario. He puesto el archivo PDF del diagrama como adjunto.

Paso 8: video

Paso 9: Conclusión

Este es el final de este proyecto que yo llamaría "oportunista", de hecho hice este proyecto con el fin de satisfacer una necesidad inmediata, así que lo hice con el equipo de recuperación que ya tenía pero sin embargo estoy bastante orgulloso del resultado final, especialmente el aspecto estético bastante limpio que pude obtener.

No sé si mi estilo de escritura será correcto porque en parte estoy usando un traductor automático para ir más rápido y como no hablo inglés de forma nativa, creo que algunas oraciones probablemente serán raras para las personas que escriben inglés a la perfección. Así que gracias al traductor de DeepL por su ayuda;)

Si tiene alguna pregunta o comentario sobre este proyecto, ¡hágamelo saber!