555 RGB Rainbow LED Driver (inte med en 4029)

| A_Teacher |

OK, är så såvitt jag kan säga, detta ett unikt varumärke NEW design.

Ringer alla rymdkadetter: Som ett sätt att motivera folk att göra projektet, för närvarande ger jag bort en 3 månaders Instructables Pro medlemskap till den första personen som gör det (på en PCB) och tjänster deras fotografier genom att klicka på jag gjorde det!.

Grattis till alxandre.alzate för att vara den första personen att göra projektet.

Vad gör det?

Projektet gör en röd/grön/blå led flash i ganska färgade mönster, justerbar av växlar och tråkigt rattarna på slutet.

Hur fungerar det?

Se steg 1: Schematisk

Bakgrund

Jag har varit ett fan av Rainbow LED gå runt med en 4029 binär räknare för en mycket lång tid. Jag ville ha en gammal skola (icke programplanerat - icke arduino/pic) design använder en 555 Timer som skulle driva en RGB LED, med bara svingen mellan stift 3 och höga och låga power rälsen genom sjunkande/sourcing och kombinera utgångar med växlar i parallell. Jag nynnade och harred, och tänkte att jag kunde göra det med bara dioder, bron likriktaren stil.

Jag fick arbeta så länge det fanns inte en enda gemensam anod (positiv) / katoden (negativ), som tyvärr mest låg power RGB lysdioder har. Du kan faktiskt få denna design arbetar med bara dioder och en trippel fem (utan inverter chip), om du använt bara tre enskilda lysdioder. Om det finns tillräckligt med intresse jag kommer att släppa de mönster.

Jag slutade gå med en

• 555 timer (i astable läge)

• 1N4001 dioder

• och en 74LS04 Hex Inverter (inte Gate)

En unik funktion av denna design är förmågan att sätta individuella färger på/av, antingen utrymme tid eller mark gången av 555 Duty Cycle.

Switchar

Jag har använt sex sätt DIL Switch för färg val, i verkligheten du måste ha en penna i handen att snärta växlarna. De är alldeles för små, men med individuella växlar ökar kostnaderna för projektet om tio gånger (i växlar ensam). Så jag är fortfarande inte bestämt om det ska ha individuella växlar, eller bara gå med den utspädd sex större individidual "ombord" växlar för färg urval kräver också en redesign av ergonomi för projektet, och därmed pcb operationsföljden skulle också behöva få en ny utformning.

555 timer

Mitt motstånd val för trippeln är fem sätt. Det finns säkert sweet spots när vrida ringer, men de tar lite tråkigt för att hitta. Jag är öppen för förslag på rekommenderas/favorit resistor värden. Naturligtvis kan du uppnå ett bra projekt genom att ersätta VR2 med ett fast motstånd, men kanske det skulle lobotomise några av mönsterna som finns i denna konstruktion (med motstånd för både R1 och R2). Det är förmodligen tillräckligt utrymme för att lägga till börvärdessignalerna motstånd på pcb, så R1 inte går över R2 i värde. De flesta trippel fem astable kretsar som jag har undersökt har R2 på ungefär tio till hundra gånger R1. Så om R2 (variabelt motstånd) är satt till 100k, ett bra värde för R1 är allt mellan 1k och 10 k.

Följande information är från elektronik klubbens hemsida:
http://electronicsclub.info/555timer.htm#astable

• Välj R1 vara cirka en tiondel av R2 (1 k min.) om du inte vill markera tiden Tm vara betydligt längre än tid som utrymme Ts.
• Om du vill använda ett variabelt motstånd är det bäst att göra det R2.
• Om R1 är variabel måste ha ett fast motstånd på minst 1k i serien
  (detta krävs inte för R2 om det är variabel).

Matematik i beräkningen av tidpunkten för laddning och urladdning av en kondensator är ganska specifika. Kom ihåg att batterier är utformade för att ansvarsfrihet långsamt, kondensatorer (och super kondensatorer) är utformade för att dumpa sin snabb laddning. Därav deras användning i produkter som en kamera blixt, drönare och rc-helikoptrar (http://electronicsclub.info/capacitance.htm#charging). Du kan verkligen känna den "eftersläpningen" som trippel fem kondensator fyller och tömmer när tråkigt dial/s, matematik som beskrivs i länken ovan.

Ytterligare information om 555 timer kan hittas här:
http://www.555-timer-Circuits.com/

Hex Inverter (inte Gate)

74LS04 gate spänningen är lite högt, vilket kan lösas genom att placera ett motstånd på vardera sidan av växeln och sänka den positiva järnväg spänningen. Strömförbrukning på 74LS04 är också antagligen lite högt, detta skulle kunna lösas genom driva lysdioder med transistorer, men för tillfället 74LS04 i min prototyp verkar hålla OK.

Jag försökte en 4000-serien chip i simulering, men fann att det fanns problem med aktuella leveransen i simuleringarna guiden krets. När jag bytte till 74 serien var varje sak cool. Du kan ersätta 74LS04 med en 4069B (som de har de samma Stifttilldelningar), men jag är osäker på hur bra det skulle fungera i verkligheten. Observera att det inte finns endast tre av sex portar som används i denna design.

Uppdatering: Jag har bara sett en beskrivning av en transistor används som en inverter, ett genomförande av denna design skulle avskaffa 74LS04 IC alldeles.

Strömförsörjning

Åh, och innan jag glömmer, triple fem timern har en minsta strömförsörjning på fem volt. Så brukar oavsett konfiguration av strömförsörjning måste ha minst fem volt, tre volt fungera. Det är faktiskt mycket ergonomisk att hålla i handen med nio volt batteriet där det är.

Utgång

Vilket leder mig till slutet av raden, och den utjämning kondensatorer sitter rätt på lysdioderna. Värdet av 220 microFarads är godtyckligt i detta skede. Utjämningen från kondensatorerna verkligen "jämna" ut några mönster som du vill se om de inte var där. (Ledtråd: Ja, styrelsen kan vara ännu mindre igen, om du tar bort utjämning kondensatorer).

Uppdatering: Jag har bara arbetat att utjämning kondensator platserna är stora montering poäng för ytterligare lysdioder, kondensatorer skulle kunna ersättas av enskilda lysdioder - Bonus 3 X enskilda lysdioder. Naturligtvis 390 ohms motstånd skulle behöva räknas beroende på hur du konfigurerar din utdata från stift 3 av triple fem timer (se steg 7: beräkning av lysdioder i serien).

Design och produktion

Kretsen verkligen fördjupa sig till högar av RGB-ljusdioder parallellt med en större makt leverans och transistorer. Känn dig fri att hacka design och komma med egna varianter.

En skärbräda Layout har lagts till steg 2. Jag är inte 100% nöjd med layouten men det fungerar.

PCB-specifikationer

• Spåren är 1,02 mm bred.
• Runda kuddar ligger mestadels till 2,54 mm.
• Hoptryckt kuddar är 3,05 X 2,03 mm.
• Nätet används i utformningen var mestadels satt till 0.10 i, med lite finjustering med 0,05 i.
• Kretskortet var bearbetas med ett 60 grad koniska verktyg, 0,2 mm skärdjup. Detta resulterade i en skärande verktygsdiameter på 0,24 mm (beräknat av CopperCam).
• Vid tillverkningen av styrelsen, rekommenderar jag en 0,9 mm borr, som de 1N4001 dioderna har en 0,85 mm skaft.

Jag arbetar för närvarande på en zener diod reglerade nio volt laddare, med bron likriktaren PCB design. Som förhoppningsvis kommer att få storleken på nio volt batteri klipp. Mer information om att en snart.

Uppdatering 1:
Eftersom bilden togs, hade jag problem med komponent benen piercing batteriet och kortsluter kretsen. Jag rekommenderar skära en bit av kortet storleken av pcb, och att placera den mellan pcb och batteriet som en isolator.

Uppdatering 2:
Jag har moddat min design, byta VR2 för en fast 1 k motstånd, och ersatte de utjämnande kondensatorerna med individuella röd grön och blå lysdioder. 1 k resistor verkar fungera bättre än högre värden, och extra lysdioderna gör det mycket mer dynamiskt på ögat (de hjälper också förklara vad som händer inne i det enda RGB LED). Dessa mods gjordes på den ursprungliga styrelse designen presenteras här.

Oh, och för den mer uppmärksam, är ja huvudströmbrytaren i profil pic i fel position för led att vara lysande grön. Jag glömde att aktivera kit när jag tog fotot, så jag fiffla det i photoshop: P

Resurser som används i produktion:

Krets guiden http://www.new-wave-concepts.com/ed/circuit.html
Användes för att skapa simulering, principskiss, PCB layout (och Gerber filer) och reservdelslista.

CopperCam http://www.galaad.net/coppercam-eng.html
Användes för att mala PCB på Roland MDX-40A.

Roland MDX-40 http://www.rolanddga.com/products/milling/mdx40/
Användes för att mala PCB.

En anteckning på Combinative matematik:

Tack till hanelyp för hjälp med följande information:

Det finns 64 påstår möjligt mellan 6 binära switchar. Varje switch är oberoende och har ingen betydelse, 2 ^ 6. Om du vill eliminera alla, svart, 63 kombinationer av intresse.

Detta tar naturligtvis inte hänsyn till ytterligare variationer i rymden/mark tid med olika komponenter värden för triple fem timern och/eller utjämning kondensator värden.

Vidare om någon vill göra upp några söta komponenten värden och mappa dem genom en superdator för wave form graphings över R, G och B, är de mer än välkommen ;)

Favorit Switch inställningar:

• 1 off, 2, 3 på, 4 på, 5 på, 6 off (011110)
• (100110)

Hacka:

4511/7447 4029 4026

4511/7447 hacka är en intressant och förtjänar kommentar. Kretsen innehåller en 3 bitars binära utdata. 4511/7447 avkodar maximalt 4 binära bitar, att visa ett nummer på en sju segment display (a-g). För mer information se 4026. Du kan använda i 3 bitar på 4511/7447 ingångar och använd sedan utgångarna (a-g) för att få mycket olika kombinationer över 2 X RGB lysdioder (sex av sju utgångar).

Offboard växlar. Det skulle vara bra att byta ut de sex sättet DIL växlar med momentan på/av-strömbrytare ansluten till olika lederna i kroppen, och gå ut och dansa:

En konsol med skjutreglagen för de variabla motstånd (PCB lämpar sig för en konsolen design) med tio eller fler ansluten med variabla motstånd för varje 'kanal'. Levande ljus VJ'S. Se bara till att du använder ett nätaggregat med tillräcklig strömstyrka leverans.

Reglar.

Diod parallellt med R2 (inklusive en switch), triple fem timern.

Använda transistorer istället för en trippel fem timer för flera vibratorn, ta bort alla ICs (om transistorer inte används också för tre utfärda utegångsförbud för).

VR1 eller VR2 trippel fem timern kan ersättas med ljus beroende motstånd eller termistorer, som skulle skapa olika mönster beroende på ljus och temperatur. Kanske till och med använda en mikrofon i stället.

Färg stillbild-funktionen.

Ersätta VR1 och VR2 med en annan trippel fem timer och funktionen utjämning i Rainbow LED med 4029. Vilket skulle ge automatiska ändringar i hastigheten på mönstren.

Lägga till en annan kopplad kondensator till triple fem timer, som per detta instructable:

Med långsam aperature fotografier och ljus skriva ord och former (tomtebloss stil).

Cirkus leksaker som Poi, jonglering objekt och icke-brand snurrande pinnar. Säkra det bra, snälla inte smacka någon i huvudet med ett nio volt batteri.

För sub moduler, se nedan:
ECT i skolor
(http://www.ectinschools.org/page.php?m=3&ps=2)

Påskägg:

Gömd i den pcb design layouten är en ganska snygg trippel fem astable timer modul (16 X 22 mm innan utgångar tillsätts). Om du replikerar den i din design vänligen kredit där du fick det från-

A_Teacher

Hälsa och säkerhet

Om du är benägen att epilepsi, inte gör eller utsätta sig för detta projekt.