Устройство предназначено для создания световых эффектов на RGB — светодиоде, управляемого микроконтроллером PIC10F202. Включение и выключение устройства производится с помощью сенсорного контакта от микросхемы TTP223 и ключа на полевом транзисторе IRLML2244.
Основные технические характеристики
- Напряжение питания, В: 2-5.
- Потребляемый ток в рабочем режиме, мА: 12.
- Потребляемый ток в выключенном состоянии, мкА: 4.
Принципиальная схема
Рис.1. Принципиальная электрическая схема лампы настроения с сенсорным выключателем.
Описание работы принципиальной схемы
При прикосновении к контакту XP1 (выполняет роль сенсора) на выводе DD2.1 появляется напряжение, которое открывает транзистор VT1. Затвор полевого транзистора VT2 заземляется, и он закрытый до этого положительным напряжением от источника питания G1 открывается. Питание от батареи или аккумулятора G1 поступает на микроконтроллер DD1. RGB — светодиод HL1 подключен к выводам GP2 (красный канал), GP1 (зеленый канал), GP0 (синий канал) контроллера через резисторы R5, R4, R6 соответственно.
Микросхема DD2 применена в типовом включении (выводы TOG=1, AHLB=0), когда при подаче питания на DD2 на выводе Q=0, и состояние Q будет меняться при каждом прикосновении к сенсору. Конденсатор C4 подобран по чувствительности из-за малой площади касания штыревого контакта. Чем меньше емкость конденсатора C4, тем чувствительнее сенсор. Расстояние от сенсора XP1 до конденсатора C4 и вывода DD2.3 при проектировании печатной платы выполнено минимальным для уменьшения влияния помех.
Аккумулятор LIR2477 (3,6 В; 190 мА*час) можно заменить на батарею CR2477 (3 В; 750 мА*час) или на CR2032 (3 В; 220 мА*час). Длительность непрерывной работы устройства от CR2477 возрастает в 3 раза, но ее стоимость в 3-5 раз больше CR2032. Для компромисса в выборе источника питания при разводке печатной платы были использованы держатели батарей KLS5-CR2032-01 или KLS5-CR2477-1 с почти одинаковым расстоянием 20 мм между выводами. Они могут быть установлены на нижней стороне печатной платы.
Транзистор VT1- BC848B можно заменить на BC846B, BC847B, BC847C, BC848C. Транзистор IRLML2244 желательно заменить на IRLML6401 из-за меньшего напряжения переключения последнего.
Сенсор XP1 изготовлен из позолоченного контакта разъема PLS. Изогнут на 90 градусов и выступает на 1-2 мм из корпуса устройства.
В качестве корпуса лампы использована коробочка из под лекарства диаметром 37 мм и высотой 77 мм.
Описание ПО
Программа DD1 формирует ШИМ сигналы, которые передаются в цветовые каналы по определенному алгоритму (таблица 1).
Таблица 1. Алгоритм переключения цветовых каналов
|
Красный канал |
Зеленый канал |
Синий канал |
|---|---|---|
|
1 |
0 |
ШИМ+ |
|
ШИМ- |
0 |
1 |
|
0 |
ШИМ+ |
1 |
|
0 |
1 |
ШИМ- |
|
ШИМ+ |
1 |
0 |
|
1 |
ШИМ- |
0 |
,где
- 0 : канал выключен;
- 1 : канал включен;
- ШИМ+ : скважность увеличивается;
- ШИМ- : скважность уменьшается.
Схема была смоделирована в Proteus. Программа разработана на Си и скомпилирована в MPLAB XC8 там же. Период и длительность ШИМ выбраны 8,5 мс и 3,4 с соответственно. Такой период ШИМ не приводит к мерцаниям цвета, а длительность цикла повторения 6 комбинаций составляет приблизительно 20 с (таблица 2).
Таблица 2. Выбор длительности ШИМ (T,с) и периода импульса ШИМ (t,мс)
|
taumax |
T,с |
t,мс |
|---|---|---|
|
300 |
1,9 |
6,4 |
|
400 |
3,4 |
8,5 |
|
500 |
5,3 |
10,6 |
|
600 |
7,6 |
12,7 |
|
700 |
10,0 |
14,8 |
|
800 |
13,5 |
16,9 |
,где
taumax — ориентировочное количество импульсов ШИМ в пачке.
Программа проста и прокомментирована в прилагаемом файле. Файл прошивки микроконтроллера также прилагается. Микроконтроллер был запрограммирован в программаторе PICkit 3.5 в специально сделанном переходнике SOT23-6 -> DIP8. Фьюзы описаны в тексте программы, после компиляции учтены в файле прошивки и специально не выставляются.
В настройке устройство не нуждается, ну если только в подборе резисторов R4-R6 для улучшения восприятия промежуточных цветов.
Печатная плата
Разработка печатной платы проведена в Altium Designer 17. Печатная плата — односторонняя (рис.2-рис.4). Для этого пришлось включить в схему перемычку R7. Почти все компоненты — в SMD исполнении. Экранирование полигонами не применялось, так как это влияет на работу сенсора (проверено на практике).
Рис.2. Верхняя сторона печатной платы (сторона компонентов).
Рис.3. Верхняя сторона печатной платы (готовое зеркальное изображение для ЛУТ).
Рис.4. Верхняя сторона печатной платы (3D — вид в Altium Designer).
Фото собранного устройства
Рис.5. Верхняя сторона печатной платы с деталями.
Рис.6. Нижняя сторона печатной платы с деталями
Рис.7. Лампа в сборе
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DD1 | МК PIC 8-бит | PIC10F202 | 1 | |||
| DD2 | Микросхема | TTP223-BA6 | 1 | Контроллер сенсорной кнопки TTP223-BA6 SOT23-6L | ||
| VT1 | Биполярный транзистор | BC848BLT1G | 1 | Транзистор NPN SOT23 | ||
| VT2 | MOSFET-транзистор | IRLML2244TRPBF | 1 | Транзистор MOSFET P-Channel SOT23 | ||
| HL1 | Светодиод | LED RGB | 1 | Wurth Elektronik 150505M173300 | ||
| C1, C2 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ 10 В | 2 | |||
| C3 | Конденсатор | 0,1 мкФ | 1 | |||
| C4 | Конденсатор | 22 пФ | 1 | |||
| R1 | Резистор | 100 кОм | 1 | |||
| R2 | Резистор | 10 кОм | 1 | |||
| R3 | Резистор | 1 кОм | 1 | |||
| R4 | Резистор | 560 Ом | 1 | |||
| R5 | Резистор | 220 Ом | 1 | |||
| R6 | Резистор | 150 Ом | 1 | |||
| R7 | Резистор | 0 Ом | 1 | |||
| XP1 | Разъем | PLS-1R | 1 | Контакт угловой вилки | ||
| G1 | Аккумулятор | LIR2477 | 1 | С держателем батареи KLS5-CR2477-1 | ||