Как сделать крутящиеся светодиоды
Не так давно увлекся ардуиной. Так то и с софтом, и с железом компьютерным дружу, а вот поуправлять с помощью контроллера всякими лампочками, релюшками и датчиками давно хотелось. Система очень понравилась в плане простоты освоения среды программирования и подключения разнообразных модулей. Интересных проектов на базе ардуины в интернете – огромное количество, пробую помаленьку. В основном конечно баловство, никак не дорасту до практических применений :). Пока самый крупный проект – автошасси, управляемое по блютусу со смартфона. Планируется добавить немного интеллекта в самостоятельной езде с объездом препятствий. В ардуине, с одной стороны, очень удобна модульность, а с другой стороны – для конечного продукта желательно от проводов отказаться и делать уже на плате с пайкой компонентов.
Вот как-то и заинтересовался разными наборами DIY на базе микроконтроллеров, тут и попаять уже можно попрактиковаться. С паяльником в принципе дружу давно, но, в основном, что-то грубое спаять: провода, разъемы. А тут интересно стало попробовать SMD попаять, как получится…
Первым набором стали часы 
Отличный набор, про него на муське уже были обзоры, повторяться не буду. Скажу только, что после этого набора пропал страх перед пайкой SMD компонентов, всё оказалось не так страшно! Так что, если кого-то это останавливает – не бойтесь, немного терпения и всё получится!
Следующим набором стали часы с автояркостью 
Тоже отличный набор, в пайке даже менее сложный, чем предыдущий, но абсолютно функциональный и удобный в конечном виде. Особенно понравилось автоматическое изменение яркости цифр в зависимости от освещения: и днем при ярком солнце их видно, и ночью не слепят. Наверно еще одни закажу. На них обзоров еще больше, поэтому не вижу смысла повторяться.
Пришла пора героя обзора, на этот набор обзора еще не было 🙂
Любителей отслеживания треков огорчу – заказывал без трек-кода. Потому что перед Новым Годом и потому что уже давно отношусь к заказам философски – заказал, значит придет, еще ни одна посылка не пропала. Ну, в крайнем случае, деньги можно вернуть. Заказал 21.12.2015, получил 25.02.2016, чуть более 2-х месяцев, но быстро и не рассчитывал – после НГ и черной пятницы все посылки шли долго.
Пришло всё в пакете, замотанном в пупырку и скотч, и потом уже в пересылочном пакете. Лучше бы конечно в коробке, но и так всё доехало в целости, ничто не пострадало. Все компоненты расфасованы по отдельным пакетикам, акриловые пластинки обклеены бумагой. Распаяна была только микросхема контроллера, все остальные компоненты предстояло распаять. 
Кстати, после сборки осталось достаточно запасных компонентов. Это приятно, потому что такая мелочь очень любит теряться :). А один светодиод потом пришлось перепаять, видимо «битый» попался. 
Конечно основные опасения были по поводу пайки светодиодов, больно уж они мелкие, всего 1х2 мм (это вместе с выводами), а перегревать их нежелательно. 
Такую мелочь обычно паяют феном с помощью пасты, но мы не ищем простых путей :). Хорошо, что под рукой есть неплохой паяльник GS90D с терморегуляцией и набор жал, так что шанс перегреть невелик. 
Ну что ж, приступим. Начинаем как всегда с трудного, чтобы потом нечего было бояться. Запаиваю боковую платку: 16 светодиодов и 16 токоограничивающих резисторов. Пайка не идеал конечно, но нам главное ехать, а не шашечки! 
UPD По многочисленным замечаниям профессионалов срочно исправил «кривизну рук» и пропаял светодиоды. Профессионалам замечу, что своими едкими замечаниями можете отбить охоту у новичков (ко мне это не относится 🙂 ). Новичкам же скажу, не бойтесь, профи не рождаются, тренируйтесь! 
Сразу батарейкой проверяю (2х1.5в ААА), что все исправны и горят. Всё работает! Ура, можно двигаться дальше.
Теперь беремся за основную плату. Также начинаем с мелочи: 32 светодиода и 32 резистора. Все светодиоды одного цвета, я выбрал синий, можно заказать красный. На плате уже распаян 1 крайний светодиод другого цвета (у меня – красного, при заказе красных LED он будет синим) для создания каймы на верхнем изображении, потом будет видно на фото и видео. Пайка остальных деталей вопросов не вызовет, они крупнее. 
8-ногая микросхема – часы реального времени DS1302Z, часы идут и тогда, когда основное питание отключено. Рядом – ИК-приемник, получает команды с пульта. У переднего края – разъем для программирования. Когда всё запаяно, припаиваю боковую плату к основной, желательно не перекашивать, трудно будет припаять. Единственное замечание – батарейку припаивал уже в самом конце, когда всё остальное было готово. В конце распаял маленькую платку питания двигателя, там всё совсем просто. 
Осталась самая интересная часть. Поскольку вся верхняя часть вращается моторчиком, возникает проблема с тем, как передать на нее питание. Для этого используется 2 катушки: одна крепится вместе с мотором и запитывается от платы питания. Вторая катушка фиксируется на верхней части, при вращении на ней наводится ЭДС индукции и возникает ток, которого хватает для запитывания верхней платы. Катушки центруются и фиксируются термоклеем. В результате чисто электрического контакта между платами нет, ничего не будет искрить и изнашиваться. 
Еще на нижней стороне верхней платы (ну вы поняли 🙂 ) находятся кварцевый генератор для часов и схемы управления, а также фотоприёмник для синхронизации изображения с частотой вращения двигателя (чуть выше генератора). Рядом с двигателем, чуть дальше обмотки виден излучающий синхронизирующий ИК-диод. Кстати «сопля» термоклея там упала не случайно, а положена специально при балансировке платы, чтобы уменьшить вибрации. Для того же кусочек подкладки под белым кругом, здесь всё не просто так. 
Ну что ж, всё в сборе, пора приступать к испытаниям. 
На удивление всё сразу заработало! Первое впечатление – КЛАСС.
Из-за высокой скорости вращения верхнюю плату практически совсем не видно, и возникает ощущение, что все надписи висят в воздухе. Стабилизация достаточно четкая, хотя иногда происходит какое-то дрожание и дергание. Возможно это из-за внешнего люминисцентного освещения (частота мерцания 50 Гц накладывается на синхроимпульсы светодиодом между платами).
Часы имеют довольно много режимов, переключение с помощью пульта (пункт соответствует кнопке):
0. Прокрутка текста сверху по кругу и текста сбоку. В каждом тексте может быть по 240 символов. Прокрутку можно поставить на паузу. Верхний текст можно погасить, оставить только боковой.
1. Прокрутка текста сверху + цифровые часы и дата сбоку. Верхний текст можно погасить. В этом режиме можно установить время и дату. Для этого нажимаем кнопку «Play», вводим часы, еще раз «Play», вводим минуты, «Play» — секунды, «Play» — дату, «Play» — месяц, «Play» — возвращаемся в режим часов.
2. Сверху цифровые часы и дата, сбоку – текст. Боковой текст можно остановить или погасить.
3. Сверху аналоговые часы (стрелки), сбоку – текст. Боковой текст можно остановить или погасить.
4. Сверху поочередно показываются изображения, сбоку – текст. Всего можно записать до 21 изображения, переключаются они с интервалом примерно в 2 секунды, можно переключать вручную. Боковой текст можно остановить или погасить.
5. Сверху – анимация, сбоку – текст. Для анимации можно загрузить до 29 изображений, которые и содадут анимацию. Боковой текст можно остановить или погасить.
6. Сверху цифровые + аналоговые часы (полоски), сбоку – текст. Боковой текст можно остановить или погасить.
7. Сверху аналоговые часы (стрелки), сбоку – цифровые часы и дата.
Первые испытания показали, что один светодиод не горит (хотя вроде все проверял), пришлось его перепаивать. И еще – все надписи на китайском. Перепаиваю светодиод и начинаю искать как туда записать хоть что-то. На сайте есть ссылка на архив с софтом и документацией. Я все полезные файлы выложу и ниже дам ссылку. Есть инструкция в картинках по сборке на английском и электрическая схема соединения компонентов. Но вот весь софт идет только на китайском. Для полного перепрограммирования есть исходники и уже готовые бинарники (HEX-файлы) для заливки в микроконтроллер, но со всем этим довольно сложно разобраться.
Есть вариант попроще, если нужно только поменять текст и картинки.
Во-первых, нужно подключиться к тому самому 4-х контактному разъему через любой USB-TTL адаптер. У меня как раз от экспериментов с ардуиной был адаптер CP2102, он и подошел. Можно использовать и другой.
Во-вторых, нужно использовать специальную программу из архива, по моей ссылке она называется «DIY vision». 
Выглядит страшно, всё на китайском, но, на самом деле, всё не так безнадежно. На картинке английский перевод иероглифов, сейчас разберем подробнее. Сначала справа выбираем порт, который появился с установкой USB-TTL адаптером. Затем идем по вкладкам слева направо:
1. Изображения: здесь есть кнопки Вставить, Удалить, Загрузить в часы, выбираем до 21 картинки, грузим;
2. Анимация: Вставить, Удалить, Загрузить, до 29 картинок для анимации;
3. Текст сверху: Пишем текст (понимает и английский и русский) и одна кнопка – Загрузить, до 240 символов;
4. Текст сбоку: Пишем и кнопка Загрузить, до 240 символов;
5. Синхронизация часов с компьютером (левая кнопка — Да).
Вот и все сложности.
Но, как всегда, есть нюансы. К сожалению, нельзя поменять обозначения дня и месяца в часах, так и остаются иероглифы. И еще нужно учесть, что боковой текст движется как бы не влево, как мы привыкли, а вправо. Поэтому, если напишете текст как обычно, то читаться он будет справа налево. Можно его написать задом наперед, тогда читаться он будет правильно, но двигаться всё равно вправо. Ну и как это выглядит. 
Сразу после нажатия кнопки «Загрузить» на любой вкладке данные грузятся в часы. Потом можно отключить адаптер и тестировать уже с новыми картинками и текстом.
На видео всё очень сильно мерцает. В действительности мерцание есть, но глазами видится гораздо меньше.
UPD Напряжение питания данного девайса 5В, только нижняя часть потребляет около 170 мА, полностью в сборе — около 350 мА, т.е. легко запитывается от любого порта USB или от внешнего источника питания с USB разъемом.
Резюмирую
Набор очень понравился, смело могу рекомендовать всем, кому нравится идея DIY и кто хочет развить свои навыки или приобщить детей к электронике.
Плюсы:
позволяет развить навыки паяния
практически не требует настройки, но позволяет это делать
результат отлично выглядит, у всех, кому показывал, есть эффект «ВАУ» 🙂
Минусы:
Дороговато для игрушки, но это доллар виноват
Есть очень мелкие детали, кому-то может быть сложновато с ними работать
Весь софт китайский (хотя с основной программой нетрудно разобраться)
Ничуть не жалею, что взял этот набор, эффект, когда из кучки деталей появляется нечто, что приводит в восторг окружающих, перевешивает все минусы!
bezrecords › Блог › Светодиоды для начинающих. Как их готовить и с чем есть. Part 1.
В данном опусе хочу вкратце и доступно рассказать о подключении светодиодов. Сейчас пересветы и замена ламп накаливания на светодиоды набирает обороты, все хотят красивый свет.
Но у людей, которые не сталкиваются с радиоэлектроникой каждый день, возникает много вопросов по подключению.
Грубо разделим светодиоды на категории:
1.Светодиодные ленты
С подключением первых двух типов все просто, зачастую они предназначены для питания от 12В. Нужно только правильно разрезать/соединить. При работающем двигателе напряжение борт сети подымается до 14.4В. Повышенное напряжение уменшает срок службы светодиодов. О стабилизации мы поговорим чуть позже.
Как правильно питать обычные светодиоды, не в составе лент и модулей?
Тут тоже все просто. Обращаемся к Ому и документации производителя диодов.
К примеру, по справочнику максимальный ток красного светодиода 22мА при напряжении на диоде 2В. Гонять на максимальном токе мы его не будем, выберем поменьше, к примеру, 17мА. Основное время гореть он будет при напряжении питания 14вольт. Резистор должен погасить на себе лишнее напряжение (напряжение падения), равное
Uпад=14-2=12В
при токе через диод (впрочем, такой же, что и через резистор), равном
Iд=17мА,
значит его сопротивление будет равно
R=Uпад/Iд=12/0,017=705 Ом.
Выберем резистор из ряда стандартных сопротивлений — 680Ом. Это, правда, немного увеличит ток через диод(12/680=0,0176А), ну и ладно — ярче жить будет. Мы все равно заведомо в расчетах взяли значение меньше номинального.
Не хотите дружить с Омом?
Качайте програмулинку для расчета и избавьте мозг от лишней работы 🙂
Ну и коротко о стабилизации. Как по мне, самый простой способ- линейный стабилизатор(или кренка в народе).
Лучше импорт(LM78XX, где последние два знака говорят о напряжении на выходе стабилизатора). Но можно и отечественные аналоги.
На какое напряжение- смотреть по ситуации. Рассмотрим 12В.
Схема включения
Ровных дорог и яркого света!
З.Ы. Соблюдайте полярность! Анод- плюс, катод- минус. Запомнить легко. Смотрим на диод(pic. 3), толстый электрод- масса, тонкий- плюс.
Вторая часть
D-I-N › Блог › 左 Светодиоды в авто…
Бортовая сеть легкового авто – 12-14,5 Вольта. В зависимости заглушён двиратель или заведён.
Типичный светодиод с характеристиками: (напряжение падения 3,2 Вольта и ток 20мА = 0,02Ампера)
«Падение напряжения» и «рабочий ток» — это основные характеристики светодиода. Питается светодиод током – это ВАЖНО! Напряжение он возьмёт столько, сколько ему надо, а вот ток нужно ограничить. Падение напряжения типичного белого светодиода – 3,2 Вольта. Но у светодиодов разных цветов оно отличается для желтых и красных светодиодов — 2 — 2,5 Вольта.; для синих, зеленых, белых — 3-3,8 Вольта. Так что при выборе цвета светодиода учитывайте его падение напряжения. Ток маломощных светодиодов, как правило, не более 20мА
Что такое падение напряжения? Если мы подключим наш белый светодиод падение напряжения, которого — 3,2 Вольта, а рабочий ток 20мА=0,02 Ампера к источнику 12 Вольт, то этот светодиод съест 3,2 Вольта. Напряжение после этого светодиода снизится (упадёт) на 3,2 Вольта. 12-3,2=8,8. Но не забываем – что светодиод питается током а не напряжением т.е. сколько тока дадите — столько он через себя пропустит, а ток нужно задать. Как понять задать?! Задать – значит ограничить. Ограничить ток можно резистором, либо запитать светодиод через драйвер. Давайте рассмотрим на примерах как рассчитать и подключить светодиод к источнику воображаемой бортовой сети автомобиля, напряжение которой колеблется от 12 до 14,5 Вольт. Что бы наш светодиод не сгорел при длительном включении — рассчитывать мы будем исходя того, что в нашем автомобиле 14,5 Вольт а не 12,5 Вольта. Светодиод в этом случае будет светить менее ярко, но зато дольше прослужит. В одном из пунктов этой статьи мы рассмотрим как подключить светодиод или цепочки из светодиодов через микросхему-стабилизатор напряжения. Такой способ подключения — сохранит яркость светодиодов при изменении оборотов двигателя.
Оба варианта приемлемы
Если теперь в нашу цепь светодиода и резистора мы включим последовательно амперметр он должен показать 20 миллиампер или около того. У резисторов и светодиодов есть разброс параметров, поэтому ток может отличаться в обе стороны, но незначительно. Если прибор показывает значение от 15 до 23 мА — нормально. Чем больше ток, тем ярче светит светодиод, но тем меньше срок его службы. Поэтому для обычных светодиодов не рекомендуют устанавливать ток выше 20 мА.
Соединение светодиода с резистором и с проводами лучше всего осуществлять пайкой, вибрации автомобиля и перепады температур в последствии сказываются на соединениях, а пайка это один из прочных видов соединений.
Во избежании короткого замыкания открытые контакты необходимо изолировать термоусадочной трубкой или изолентой.
Процесс монтажа и пайки производить при отключенном напряжении питания. Питание можно подавать только после того, как убедитесь что всё сделали правильно и все открытые проводники изолированы.
Время пайки контактов не более 3 секунд, иначе можете перегреть кристалл светодиода. Лучше будет, если паяемый контакт будет прихвачен пинцетом. Во-первых, так удобнее держать светодиод, а во-вторых пинцет рассеет лишнее тепло и не даст перегреется кристаллу.
Второй вариант. Подключение двух светодиодов (последовательно) через резистор.
Подключение одного светодиода на 14,5 Вольт мы освоили. Ура! Теперь давайте сделаем шаг вперёд и разберёмся как подключить последовательно два светодиода. По большому счёту – с двумя светодиодами включёнными последовательно будет использован всё тот же метод подключения, но на всякий случай мы разберём его не менее подробно что и первый.
Если теперь в нашу цепь двух светодиодов и резистора мы включим последовательно амперметр он снова должен показать 20 миллиАмпер. Т.к. сколько бы вы ни включили в последовательную цепочку одинаковых светодиодов — ток в это цепочке останется неизменным. Вот мы видим на приборе 20мА или около того. У резисторов и светодиодов есть разброс параметров, поэтому ток может отличаться в обе стороны, но незначительно. Если значение от 15 до 23 мА — нормально. Чем больше ток, тем ярче светит светодиод, но тем меньше срок его службы. Поэтому для обычных светодиодов не рекомендуют устанавливать ток выше 20 мА.
Третий вариант. Подключение трёх светодиодов (последовательно) через резистор.
Если теперь в нашу цепь светодиода и резистора мы включим последовательно амперметр он должен показать 20 миллиампер или около того. У резисторов и светодиодов есть разброс параметров, поэтому ток может отличаться в обе стороны, но незначительно. Если значение от 15 до 23 мА — нормально. Чем больше ток, тем ярче светит светодиод, но тем меньше срок его службы. Поэтому для обычных светодиодов не рекомендуют устанавливать ток выше 20 мА.
Распространённая и «всеми нами любимая» светодиодная лента на 12 Вольт — устроена таким же образом, она состоит из подобных цепочек из трёх последовательно-включённых светодиодов, а цепочки в свою очередь между собой соеденены в ней паралельно.
По большому счёту на напряжение 14,5 Вольта можно подключить цепочку в которой находится до четырех светодиодов с падением напряжения 3,2 Вольта и ещё останется 1,7 Вольт которые нужно будет погасить резистором. 14,5-3,2-3,2-3,2-3,2=1,7 Но мы условились, что считаем на воображаемую бортовую сеть автомобиля, напряжение в которой от 12 до 14,5 Вольта. Помните? Так что когда в бортовой сети напряжение снизится до 12 Вольт светодиоды в цепочке перестанут светится потому что общее падение напряжение четырёх светодиодов выше 12 Вольт, а если быть точнее то оно составит – 3,2 х 4 = 12,8 Вольта. Именно поэтому ограничимся тремя светодиодами в цепочке.