Une lampe de lever et de coucher du soleil avec LED : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:11

Vous le savez, en hiver, il est difficile de se lever, car il fait noir dehors et votre corps ne se réveillera pas au milieu de la nuit. Vous pouvez donc acheter un réveil qui vous réveille avec de la lumière. Ces appareils ne sont pas aussi chers qu'il y a quelques années, mais la plupart d'entre eux ont l'air vraiment laids. D'un autre côté, la plupart du temps, il fait également nuit lorsque vous rentrez du travail. Ainsi, le grand coucher de soleil est également parti. L'hiver semble triste, n'est-ce pas ? Mais pas pour les lecteurs de cette instructable. Il vous explique comment construire une lampe combinée au lever et au coucher du soleil à partir d'un microcontrôleur picaxe, de quelques LED et de quelques autres pièces. Les LED peuvent vous coûter 5 à 10 euros selon la qualité et les autres pièces ne doivent pas dépasser 20 euros. Donc, avec moins de 30 euros, vous pouvez construire quelque chose de vraiment utile et agréable. Et cette instructable vous expliquera non seulement comment reconstruire cela, mais vous montrera également comment le modifier selon vos préférences individuelles.

Étape 1: choses dont nous avons besoin

Vous avez besoin de ces éléments: alimentation o12V ou 24V o1 Picaxe 18M (ou tout autre microcontrôleur) de https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ prise oA pour une prise téléphonique 3,5 mm, ou tout autre connexion du port série au microcontrôleur pour programmer le bouton poussoir picaxe o1 et 1 interrupteur à bascule, ou 2 boutons poussoirs o1 IC7805 avec condensateurs, cela nous convertit le 12V ou 24V en 5V dont nous avons besoin pour faire fonctionner le microcontrôleur o1 IC ULN2803A, ce est une matrice de transistors Darlington pour une utilisation directe sur les sorties de niveau TTL. Vous pouvez également utiliser 8 transistors Darlington simples avec des résistances appropriées, mais cela fonctionne également avec les transistors BC547 standard. o1 FET haute puissance comme l'IRF520, ou un autre transistor Power-Darlington comme le BD649 oUn tas de LED, différentes couleurs comme le rouge, le jaune, le blanc, le blanc chaud, le bleu et l'ultraviolet. Lisez l'étape 4 pour plus d'informations. o1 potentiomètre 10k&-, de préférence avec un long bouton o1 potentiomètre 300&- à des fins de test nécessaire Selon la source d'alimentation que vous utilisez, vous aurez peut-être besoin de connecteurs supplémentaires et d'un boîtier pour les LED. J'ai utilisé un panneau acrylique que j'ai fixé au boîtier de l'alimentation. Dans les anciennes souris d'ordinateur avec connecteurs D-Sub, vous pourriez trouver un bon substitut au câble de prise téléphonique utilisé pour programmer le picaxe. Picaxes et beaucoup d'autres trucs utiles peuvent être achetés ici: https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/Pour le reste, consultez votre revendeur local.

Étape 2: la disposition du circuit

L'ULN2803A est un tableau Darlington, composé de 8 pilotes Darlington individuels avec des résistances appropriées côté entrée afin que vous puissiez directement connecter la sortie du microcontrôleur à l'entrée de l'UNL2803A. Si l'entrée obtient un niveau élevé (5V) du microcontrôleur, alors la sortie sera connectée à GND. Cela signifie qu'un niveau élevé sur l'entrée allumera la bande LED respective. Chaque canal peut être utilisé avec un courant allant jusqu'à 500 mA. Les LED ultra-lumineuses standard de 5 mm utilisent normalement 25 à 30 mA par bande et même huit d'entre elles ne stresseront le FET qu'avec 200 à 250 mA, vous êtes donc loin de tout point critique. Vous pourriez même penser à utiliser des LED 5W haute puissance pour la lumière de réveil. Ils utilisent généralement 350 mA à 12 V et peuvent également être alimentés par ce réseau. Le bouton-poussoir "S1" est le bouton de réinitialisation du microcontrôleur. Le commutateur "S2" est le sélecteur du coucher du soleil ou de l'aube. Vous pouvez également le remplacer par un bouton poussoir et activer le coucher de soleil par une interruption dans le logiciel. Le potentiomètre R11 agit comme un sélecteur de vitesse. Nous utilisons la capacité des picaxes ADC pour lire la position du potentiomètre et utiliser cette valeur comme échelle de temps. La photo montre la première carte que j'ai construite avec 7 transistors individuels (BC547C) et les résistances pour les piloter. Je n'avais pas l'ULN2803 au moment où j'ai construit le circuit, et maintenant il me manque d'autres pièces. J'ai donc décidé de vous montrer la mise en page d'origine, mais également de fournir la mise en page avec le nouveau driver-array.

Étape 3: À quoi ressemble le coucher du soleil ?

Lorsque vous observez un vrai coucher de soleil, vous pouvez reconnaître que la couleur de la lumière change avec le temps. D'un blanc brillant lorsque le soleil est encore au-dessus de l'horizon, il passe à un jaune vif puis à un orange moyen puis à un rouge foncé et après cela une faible lueur blanc bleuâtre, puis il y a l'obscurité. Le coucher de soleil sera la partie la plus difficile de l'appareil car vous le regardez en pleine conscience et les petites erreurs sont assez ennuyeuses. Le lever du soleil est principalement le même programme inversé mais comme vous êtes encore endormi lorsque le lever du soleil commence, nous n'avons pas à trop nous soucier des couleurs. Et en commençant votre coucher de soleil en vous couchant, vous ne voudrez peut-être pas commencer par un soleil radieux, mais le matin, il est important de tirer le meilleur parti des LED. Il est donc pratique d'avoir des séquences différentes pour le lever et le coucher du soleil, mais vous êtes libre de tester tout ce que vous voulez bien sûr ! Mais ces différences dans les programmes, pourraient nous conduire à une sélection de LED différente pour les deux programmes.

Étape 4: Sélection des LED et calcul des résistances

La sélection des LED est la partie créative de cette instructable. Le texte suivant n'est donc qu'une suggestion de ma part pour vous. N'hésitez pas à les varier et à les changer, je vais vous expliquer comment faire. Couleurs: Il est difficile d'allumer ou d'éteindre une bande en douceur avec des LED d'une toute nouvelle couleur. Ma recommandation est donc que chaque bande contienne des LED de toutes les couleurs mais en quantités variables. Si nous imaginons le coucher de soleil inversé, la première bande contiendrait beaucoup de LED rouges et peut-être une blanche, une bleue et une UV. Disons donc 5 rouges, 2 jaunes, 1 blanc chaud et 1 UV. Si vous le souhaitez, vous pouvez remplacer l'une des LED rouges ou jaunes par une orange (bande 2 dans le schéma). La bande suivante, plus lumineuse, aurait alors quelques rouges remplacées par des jaunes. Disons 2 rouges, 5 jaunes et 2 blancs chauds (bande 3 dans le schéma) Dans les bandes suivantes, quelques bandes rouges supplémentaires seront remplacées par des jaunes ou même des blanches. Disons 1 rouge, 1 jaune, 4 blanc chaud et 1 bleu. (bande 4 dans le schéma) La bande suivante peut être composée de 3 LED blanches froides, 2 LED blanches chaudes et 1 LED bleue. (bande 5) Ce serait quatre bandes pour le coucher du soleil jusqu'à présent. Pour Sunrise, nous pourrions utiliser les trois bandes restantes avec principalement des LED blanches et bleues froides. Si vous connectez la 7e et la 8e entrée ensemble, vous pouvez également utiliser 4 bandes pour le lever du soleil, ou donner au coucher du soleil une cinquième bande, comme vous le souhaitez. Vous avez peut-être remarqué que les bandes contenant des LED rouges ont plus de LED par bande que les blanches pures. Cela est dû à la différence de tension minimale pour les LED rouges et blanches. Comme les LED sont vraiment lumineuses et même les réduire à 1% est beaucoup, j'ai calculé la bande 1 avec 3 rouges, 2 jaunes et une LED blanc chaud à avoir seulement 5mA de courant. Cela rend cette bande moins brillante que les autres et donc adaptée au dernier soupçon de coucher de soleil. Mais j'aurais dû donner à cette bande une LED UV aussi, pour le dernier coup d'œil. Comment calculer les LED et les résistances: Les LED ont besoin d'une certaine tension pour fonctionner et même le darlington-array utilise 0,7 V par canal pour son propre usage, donc pour calculer la résistance est très simple. Le FET ne provoque pratiquement aucune perte de tension pour nos besoins. Disons que nous fonctionnons à 24V à partir de l'alimentation. De cette tension, nous soustrayons toutes les tensions nominales pour les LED et 0,7V pour la matrice. Ce qui reste doit être utilisé par la résistance au courant donné. Regardons un exemple: première bande: 5 LED rouges, 2 jaunes, 1 blanc chaud et 1 LED uv. Une LED rouge prend 2,1 V, donc cinq d'entre elles prennent 10,5 V. Une LED jaune prend également 2,1V, donc deux d'entre elles prennent 4,2V. La LED blanche prend 3,6V, la LED UV prend 3,3V et la matrice 0,7V. Cela fait 24V -10,5V - 4,2V - 3,6V - 3.3V - 0.7V = 1.7V qui doit être utilisé par une certaine résistance. Vous connaissez sûrement la loi d'Ohm: R = U/I. Ainsi, une résistance qui utilise 1.7V à 25mA a une valeur de 1.7V/0.025A = 68 Ohm qui est disponible dans les magasins d'électronique. Pour calculer la puissance utilisée par la résistance, il suffit de calculer P = U*I, cela signifie P = 1,7 V * 0,025 A = 0,0425 W. Une petite résistance de 0,25 W suffit donc à cet effet. Si vous utilisez des courants plus élevés ou si vous souhaitez brûler plus de volts dans la résistance, vous devrez peut-être en utiliser une plus grande ! C'est la raison pour laquelle vous ne pouviez faire fonctionner que 6 LED blanches consommant de haute tension sur 24 V. Mais toutes les LED ne sont pas vraiment les mêmes, il peut y avoir de grandes différences dans la perte de tension d'une LED à l'autre. On utilise donc le deuxième potentiomètre (300 ?) et un courantomètre pour régler le courant de chaque bande au niveau souhaité (25mA) dans le circuit final. Ensuite, nous mesurons la valeur de la résistance et cela devrait nous donner quelque chose autour de la valeur calculée. Si le résultat est quelque chose entre deux types, choisissez la valeur immédiatement supérieure si vous souhaitez que la bande soit un peu plus sombre ou la valeur immédiatement inférieure pour que la bande soit un peu plus lumineuse. J'ai installé les LED dans un panneau en verre acrylique que j'ai fixé au boîtier de la source d'alimentation. Le verre acrylique se perce et se plie facilement s'il est chauffé à environ 100°C au four. Comme vous pouvez le voir sur les photos, j'ai également ajouté le commutateur de sélection lever - coucher de soleil à cet affichage. Le potentiomètre et le bouton de réinitialisation sont sur le circuit imprimé.

Étape 5: Ajustement du logiciel

Les picaxes sont très faciles à programmer par un dialecte de base du vendeur. L'éditeur et le logiciel sont gratuits. Bien sûr, on peut aussi programmer cela en assembleur pour les PIC vierges ou pour les AVR Atmel, mais c'était l'un de mes premiers projets après avoir testé les picaxes. En attendant, je travaille sur une meilleure version avec plusieurs PWM sur un AVR. Les picaxes sont très bons pour les débutants car les exigences du matériel sont très simples et le langage de base est facile à apprendre. Avec moins de 30€ vous pouvez commencer à explorer le monde merveilleux des microcontrôleurs. L'inconvénient de cette puce bon marché (18M) est la RAM limitée. Si vous choisissez d'autres fonctionnalités ou connectez le picaxe différemment, vous devrez peut-être ajuster le programme. Mais vous devrez sûrement faire des ajustements aux transitions entre les bandes individuelles. Comme vous pouvez le voir dans la liste, la variable w6 (une variable mot) agit comme un compteur - variable et comme paramètre pour le PWM. Avec la fréquence PWM choisie de 4 kHz, les valeurs pour un temps de service de 1 % à 99 % sont respectivement de 10 à 990. Avec les calculs dans la boucle, nous obtenons une diminution ou une augmentation presque exponentielle de la luminosité des LED. C'est l'optimum lorsque vous contrôlez les LED avec PWM. Lors de l'activation ou de la désactivation d'une bande, cela est compensé par le logiciel en modifiant la valeur du PWM. Par exemple, regardons le coucher de soleil. Initialement, les sorties 0, 4 et 5 sont commutées au niveau haut, ce qui signifie que les bandes respectives sont activées via l'ULN2803A. Ensuite, la boucle a réduit la luminosité jusqu'à ce que la variable dans w6 soit inférieure à 700. À ce stade, la broche 0 est basculée et la broche 2 est haute. La nouvelle valeur de w6 est fixée à 900. Cela signifie que la lampe avec les bandes 0, 4 et 5 au niveau PWM 700 est presque aussi lumineuse que la lampe avec les bandes 2, 4 et 5 au niveau PWM 800. Pour le savoir ces valeurs, vous devez les tester et essayer différentes valeurs. Essayez de rester quelque part au milieu, car lorsque vous baissez trop la luminosité de la lampe dans la première boucle, vous ne pouvez pas faire grand-chose dans la deuxième boucle. Cela réduira l'effet de changement de couleur. Pour ajuster les paramètres PWM, j'ai utilisé un sous-programme qui utilise également la valeur de w5 pour mettre le programme en pause. À ce stade, la vitesse entre dans le jeu. Ce n'est qu'au démarrage que le potentiomètre est vérifié et la valeur est enregistrée dans w5. Le nombre de pas dans chaque boucle du programme est fixe, mais en changeant la valeur de w5 de 750 à environ 5100, la pause dans chaque pas passe de 0,75 s à 5 s. Le nombre de pas dans chaque boucle peut également être ajusté en changeant la fraction pour la diminution ou l'augmentation exponentielle. Mais attention à ne pas utiliser de petites fractions, car la variable w6 est toujours un nombre entier ! Si vous utilisiez 99/100 comme fraction et que vous l'appliquiez à une valeur de 10, cela vous donnerait 9,99 en décimales mais encore 10 en nombres entiers. Gardez également à l'esprit que w6 ne peut pas dépasser 65325 ! Pour accélérer les tests, essayez de commenter la ligne avec w5 = 5*w5, cela accélérera le programme d'un facteur 5 !:-)

Étape 6: Installation dans la chambre

J'ai placé ma lampe au coucher du soleil sur un petit placard d'un côté de la pièce pour que la lumière brille jusqu'au plafond. Par une minuterie, j'allume la lampe 20 minutes avant que le réveil ne sonne. La lampe démarre alors automatiquement le programme lever du soleil et me réveille lentement. Le soir, j'active la fonction sleep-timer de la minuterie et allume la lampe avec l'interrupteur Sunset allumé. Une fois le programme commencé, je repasse immédiatement au lever du soleil, pour le lendemain matin. Ensuite, je profite de mon coucher de soleil personnel et m'endors bientôt.

Étape 7: Modifications

Lors du remplacement de l'interrupteur à bascule par un bouton-poussoir, vous devez passer à la partie coucher de soleil en activant une interruption dans le programme. Pour modifier la tension d'alimentation, vous devez recalculer les bandes de LED individuelles et les résistances, car avec 12 V, vous ne pouvez piloter que 3 LED blanches et vous avez également besoin d'une résistance différente. Une solution de contournement serait d'utiliser des sources de courant constant, mais celles-ci pourraient vous coûter quelques dollars et utiliser quelques dizaines de volts supplémentaires pour la régulation. Avec 24V, vous pouvez piloter beaucoup de LED dans une seule bande, pour contrôler la même quantité de LED avec une alimentation 12V, les LED doivent être séparées en deux bandes qui sont utilisées en parallèle. Chacune de ces deux bandes a besoin de sa propre résistance et le courant accumulé à travers ce canal a plus que doublé. Vous voyez donc que cela n'a aucun sens de piloter toutes les LED par 5V, ce qui serait pratique, mais le courant augmenterait à un niveau malsain et la quantité de résistances nécessaires monterait également en flèche. Pour utiliser des LED haute puissance avec le driver ULN2803, vous pouvez combiner deux canaux pour une meilleure gestion thermique. Connectez simplement deux entrées ensemble sur une broche de microcontrôleur et deux sorties sur une bande LED haute puissance. Et gardez à l'esprit que certains spots LED haute puissance sont livrés avec leur propre circuit à courant constant et peuvent ne pas être atténués par PWM dans la ligne électrique ! Dans cette configuration, toutes les pièces sont loin de toute limite. Si vous poussez les choses à l'extrême, vous pourriez avoir des problèmes thermiques avec le FET ou le réseau Darlington. Et bien sûr n'utilisez jamais du 230V AC ou du 110V AC pour piloter ce circuit !!! Ma prochaine étape au-delà de cette instructable consiste à câbler un microcontrôleur avec trois PWM matériels pour contrôler un RGB-Spot haute puissance.

Alors amusez-vous et profitez du privilège de votre coucher et lever de soleil individuels.