Rètol lluminós amb temporitzador. Regal Maria

De Wikijoan
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Contingut

Introducció

Maria 12anys.png

Divideixo el projecte en la part d'electrònica, i en la part de fusta-CNC. Per a l'electrònica el projecte està a:

La part de CNC del projecte està explicada a:

i la carpeta és /home/joan/projectes/CNC3040T/projectes/maria_12anys

Ha de ser el regal de la Maria pels 12 anys. Es tracta de fer una caixa retroiluminada que posi Maria, i que funcioni a només 3V. D'una banda hi ha un interruptor. Encara que l'interruptor estigui obert, el consum serà molt petit. Hi ha un pulsador que activa 3 ó 4 LEDs SMD, que estaran encesos uns 20-30 minuts. La idea és iluminar tènuement l'habitació en el moment de dormir.

Avui en dia hi ha molts LEDs i tires de LED per escollir (SMD o normals). Aquí hi ha un bon enllaç per triar el LED i calcular la resistència:

La idea del projecte és utilitzar només 3V (2piles de 1,5V) per alimentar el prototipus. I això vol dir que cada línia de LEDs només tindrà un LED (i la corresponent resistència). Si vull tres o quatre leds, seran 3 o 4 branques.

Electrònica: timer 555 CMOS SMD

555pinouts.jpg

He comprat: 4 un. TLC555CD TLC555CDR 555 SMD SOIC - 8 CMOS Temporizador de precisión = LMC555CM TS555CDT

El footprint és SOIC-8: són 8 pins, i la separació entre pista i pista és 1,27mm (just la meitat que 2,54mm). Amb la CNC puc fer aquesta separació, doncs aconseguia ficar pistes entre dos pins separats a 2,54mm.

El xip TLC555CD és l'equivalent al LMC555CM, sembla que més comú. La gràcia de tots dos és que són CMOS i es poden alimentar a 3V (2V to 15V), que és el meu objectiu (utilitzar dues piles de 1,5V)

A la pàg 16 del pdf es descriu el comportament monostable del 555. La qüestió és si puc aconseguir un pols de fins a 30 minuts de duracció.

El pin 3 és el output, però com diu el datasheet, només és capaç de proporcionar (source) 10mA. Per tant, els LEDs no els podré alimentar d'aquí. El que s'ha de fer és amb OUTPUT fer conduir un transistor NPN de propòsit general, que serà el que alimentarà directament les 3 ó 4 branques dels LED.

Com a punt de partida per dissenyar el meu circuit:

Per calcular un delay de mitja hora necessito una resistència de

Timing = 1.1 C1 x R1
C1 = 33uF R1=49M
C1 = 100uF R1=16M
C1 = 470uF R1=1.8M -> 930 s = 16 min

Per als LEDs faig servir una tira de LEDs que tinc que s'han de tallar de 3 en 3. Agafo un LED individual i veig que amb 3V s'encén correctament, i limito la corrent amb una resistència petita (per ex 12 ohm, fixar-se amb la lluminositat, que sigui correcta). Segons la font d'alimentació el corrent seria d'uns 10mA. Si vull iluminar 3 ó 4 LEDs, necessito una branca per cada LED.

555 timer 30minuts.png

Aquest circuit l'he provat, i funciona correctament (foto i video). He utilitzat un 555 normal (through hole), i també es pot alimentar a 3V. De totes maneres és millor utilitzar un CMOS perquè segur que el consum serà menor.

Prototipus timer 30min.jpg

He muntat el prototipus i funciona correctament. La resistència de la base del transistor pot ser de 1K en comptes de 4.7K. La resistència del pulsador oit ser de 10K en comptes de 100K.

maria_led_timer v1 (Eagle i KiCAD)

L'objectiu és utilitzar una sola capa (no és un projecte complicat). Al final només hi ha una pista que hauré de rutar manualment (pont amb cable). De moment he ficat 3 LEDs, esperem que sigui prou lluminós. És una combinació una mica estranya de components SMD (els LED i el 555) amb components through-holes.

He dissenyat aquest circuit amb Eagle i KiCAD, doncs estic migrant. Utilitzo pcb2gcode tant en el Eagle com en KiCAD. Com que és un projecte senzill, utilitzo una sola capa.

Soldadura SMD

Hi ha molts videotutorials de com soldar SMD. Hi ha diferents tècniques. En aquest video es solda SMD a mà i amb un forn barato.

1. soldadura a mà. Tinc una punt molt fina JCB, i fil prim d'estany. Parteixo del meu PCB on he ficat reïna de colofònia, i que va bé. Per soldar el 555:

2. Utilitzar solder paste i forn Vaig comprar aquesta solder paste. Guardar-ho a la nevera entre 0 i 10º (la nevera per defecte està a 5º): Estaño en pasta Smd Solder paste Sn63/Pb3-25-45um 35gr 42gr Tin etain ref39,57

S'entén que aquesta pasta és low temperature solder paste, encara que no especifica la temperatura.

Aplico amb un escuradents la pasta en els pads (poqueta), i fico amb unes pinces de precisió els components (el 555).

Fico el forn a 230º, amb ventilació i que l'escalfor surti per dalt. Espero que estigui calent. Dels 4 racks que hi ha al forn, faig servir el 2n. Amb un minut n'hi ha d'haver prou, però podria ser menys. La primera prova ha quedat bé.

3. Utilitzar solder paste i aire calent (estació de soldadura) (TBD)

maria_led_timer v2 (KiCAD)

Hi ha hagut una mica d'embolic amb els contactes del VCC, GND, switch i la bateria (en la versió 1 he deixat un forat sense connectar, i he hagut de buscar un punt de soldadura per al GND). Aquesta versió 2 clarifica aquest tema. Hi ha dos forats per connectar els cables que van a l'interruptor i la bateria:

Descàrrega v2

Compres (todo, si vull fer el projecte per fer-ne molts...)

Portapiles 2xAA

0,62e, però he comprat 10 unitats i m'ha sortit a 0,40e. És el més barato que he trobat.

TLC555CD

He comprat: 4 un. TLC555CD TLC555CDR 555 SMD SOIC - 8 CMOS Temporizador de precisión = LMC555CM TS555CDT (1,69e)

condensador electrolític 470u (SMD)

50 unitats:

0,275e x 50 = 13e + despeses

El tema és que els condensadors SMD normalment es demanen de 500 en 500 o 1000.


En el eBay posem: smd capacitor 470u

100 unitats: 9 + 5e


50 unitats: 2,60 + 5 e

Condensador 100 nF (SMD)

CC0603MRY5V9BB104 - Condensador de Cerámica Multicapa, 0603 [Métrica 1608], 0.1 µF, 50 V, ± 20%, Y5V, Serie CC

0,0106 € x 100 = 1,06 + despeses


100PCS 100nF 0.1uF 50V ±10% X7R 0805 (2012) SMD capacitor MLCC 2.0mm×1.2mm NEW

1,32e + free shipping

Transistor NPN de propòsit general (SMD) (Encapsulat SOT-23)

BC847C - Transistor de Unión Bipolar Único, Propósito General, NPN, 45 V, 250 mW, 100 mA, 125 hFE

0,0737 x100 = 7,37 + despeses


100 PCS BC847C SOT-23 BC847 45V 100 mA Small Signal Transistors (NPN)

100 unitats: 2,49$ + free shipping

Resistor 100K 0805

100pcs 0805 SMD Resistor 100K ohm 5% RoHS 104

1,25$


100PCS 0805 (2012) SMD Chip Resistor 100K ohm 100KΩ 104 5% 1/8W

0,99$

Resistor 1,8M 0805

200PCS X 0805 1.8M 1% OHM 1/8W RES SMD Chip Resistor YAGEO RC0805FR071M8L

1,31 + 3 e


Details about 100x 1M8 Ω 1.8M Ohm Case 0805 1% 0.125W SMD Chip Resistors / SMT Widerstände

1 + 3e

Resistor 16 ohm 0805

100pcs 16 ohm Ω 16R ±1% 0805 (2012) 1/8W SMD Chip Resistor 2mm×1.2mm

1,23e + free shipping

LEDs SMD

Aquesta és la tira que vaig comprar: Tira Rollo de LED 5050 12V 5m 10m 15m 20m Blanco Neutro 6000K 300 LED ESPAÑA El tamany 5050 en realitat és el format 2020 (metric code vs imperial code) (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/34/SMT_sizes%2C_based_on_original_by_Zureks.svg/330px-SMT_sizes%2C_based_on_original_by_Zureks.svg.png)

Es pot escollir diferents opcions: 2020 SMD - White - 100 leds són 2,83e

interruptor, push button, porta-piles, piles

(TBD)

Possible millora: circuit de consum 0

555 timer countdown v3.png

El meu circuit original té un interruptor i un pulsador. Podria passar que si no es fa servir sovint el circuit, i s'ha deixat encès (posem per cas 1 ó 2 mesos), la pila podria estar gastada (encara que el circuit consumeix molt poc). La idea és simplificar el circuit amb un sol pulsador, i que el circuit consumeixi realment zero.

Es pot fer amb un relé d'enclavament (latch relay), amb un solenoide (per ex useless machine) o bé només amb transistors (tot i que aleshores el consum ja no és zero, s'hauria de veure quan). Seria interessant veure si funciona.

Pregunta al fòrum:

Soft latch power switch:

En la foto es veu una solució parcial amb tres pulsadors. Amb el pulsador P1 activem el circuit i queda enclavat. Amb el pulsador P3 encenem els LEDs, i s'apaguen després de 15 minuts (segons la constant de temps tau=RC). Per desactivar el circuit hem de pulsar P2.

El pulsador P3 el puc substituir per un condensador electrolític, de manera que quan pulsi P1 a part d'activar el circuit, també s'activen els LEDs. Ara l'objectiu és suprimir el pulsador P2 i fer el curtcircuit electrònicament. Quan A passa de '1' a '0' i tanca el transistor Q1 i els LEDs, és el moment de tancar el circuit elèctric per tal de què no consumeixi. He mirat de connectar el punt A amb el punt C a través d'un altre transistor NPN o PNP, amb diferents configuracions i diferents valors de resistències, i de moment no m'ha sortit. Tot el circuit està alimentat a 3V. El punt A passa de 2V a 0; el punt B passa de 0 a 1,52V. Per tal de tancar el transistor Q3 és necessari que C estigui a 0V. Un valor com 0,24V no tancaQ3.


creat per Joan Quintana Compte, octubre 2017

Eines de l'usuari
Espais de noms
Variants
Accions
Navegació
IES Jaume Balmes
Màquines recreatives
CNC
Informàtica musical
joanillo.org Planet
Eines