Több fényt!

Élt egyszer egy híres német író, költő, grafikus, művészet-teoretikus, természettudós, jogász és politikus. Élt több híres német író, költő, grafikus, művészet-teoretikus, természettudós, jogász és politikus is, de most egy olyan emberre gondolunk, aki egy személyben testesítette meg mindezt: Goethe. Utolsó kívánságát, vagy ha úgy tetszik útmutatását a mai napig követi az emberiség. Főleg a szórakoztató-elektronikai eszközöket és jóárasított hulladékot gyártó ipar. Mi ugyan még csak kisiparosok se vagyunk, a Mester iránti tiszteletünk mégis arra késztet bennünket, hogy szellemében alkossunk.

Előző írásunkban már említésre került a legendás 555-ös IC-n alapuló PWM-generátor áramkör. Most kicsit részletesebben is bemutatnánk ezt a viszonylag egyszerű, bárki által otthon is elkészíthető kapcsolást. Ugyanakkor nem célunk minden egyes alkotóelem működésének mélyreható ismertetése. Ezzel kapcsolatos kérdéseikkel kérem, fáradjanak legközelebbi Facebook ismerőseikhez, akik aztán hajlandóak a kért információt előbányászni a vonatkozó Google keresés második oldaláról. Lássuk tehát, hogyan is működik házi készítésű, három csatornás RGB LED vezérlőnk!

És teljes a képzavar.

Természetesen szürkésfehér varázsfüsttel, ahogy azt néhány olvasónknak talán már volt alkalma megfigyelni. Minden egyes alkatrész azért kerül beépítésre, hogy a varázsfüst a céljainknak megfelelően viselkedjen. Bizony. A legfontosabb alkotóelem maga az 555-ös IC. Sokféle formában előfordulhat, esetünkben 8 piciny fémlábacskával ellátott, fekete műanyagból készült dobozkáról beszélhetünk, mely manifesztációjára a szakrális írásokban PDIP-ként hivatkoznak. Ennek az IC-nek az egyik lábára az alábbi ábra szerint egy C1 kapacitást kötünk, amibe R1 ellenálláson, D2 diódán és R2 változtatható ellenálláson keresztül elkezdünk varázslatot tölteni. Ha a varázslat elér egy bizonyos szintet C1-ben, az IC egy másik lábán, R2 és D1-en keresztül leengedi a felgyülemlett varázslatot. R2 segítségével beállíthatjuk milyen gyorsan teljen meg C1 varázslattal.

Felül C1 állapota, alul pedig a kimeneté.

Amíg C1 töltődik, addig az 555-ös IC 3-as számú lábán keresztül szabad folyást enged a varázsfüstnek, C1 kiürülése közben pedig elzárja azt. Sajnos a maximálisan átengedett mennyiség sem elég a pupillaszűkítő fényesség létrehozásához. Ezért egy háromlábú tranzisztort alkalmazunk, mely már egy kis varázslat hatására is teljesen átitatódik, és szabad folyást enged a mágikus energiáknak. Vigyáznunk kell azonban, mert ugyancsak kényes jószágok a tranzisztorok, és túlzott igénybevétel valamint rosszakaróink elmormolt átkai hatására rendkívüli módon felmelegedhetnek. Végső esetben akár a démoni varázsfüst is elszabadulhat. Ilyenkor a gyakorlott mágiahasználók az avatatlanok számára vulgárisnak tűnő varázsigék mormolásával oszlatják el a felgyülemlett mágikus energiákat.

Bizonyított tény, hogy ha elég sokszor változik valami relatív rövid idő alatt, akkor az emberi agy megtagadja a változás tényét és molylepke perspektívát vesz fel. Következés képpen, ha elég magas frekvencián változtatjuk egy LED bekapcsolt és kikapcsolt állapotát, az ártatlan szemlélődő egyfajta vonzalommal tekint a számára folyamatosan világító fényforrás felé. Jelen esetben másodpercenként nagyjából 10 000 alkalommal nyitjuk és zárjuk a tranzisztort, így a LED-ekben található tündérpor is 10kHz-es frekvencián villan fel. Az előző bekezdésekben ismertetett R2 ellenállással állíthatjuk be, hogy az egyszerű földi halandók milyen fényesnek érzékeljék a tündérport. Ha gyorsan töltjük C1-et, akkor halványabbnak látszik a fény, ha lassan töltjük világosabbnak.

Gondolom sokan nem tudják, de a LED-ek színe a felhasznált tündérportól függ. Például, ha a tündért gallium-alumínium-arzeniddel mérgezik meg, a belőle készült por varázsfüst hatására vörös fényt bocsájt ki, míg ha indium-gallium-nitriddel akkor kék fényt. Az általunk használt LED szalag háromféle színű LED-et tartalmaz: piros, zöld és kék. Ha mindhárom típushoz készítünk egy-egy a fentiekben leírt áramkört, akkor egymástól függetlenül tudjuk a három szín fényességét változtatni. Az áramkör kifejezés senkit ne tévesszen meg, ezt csak a hitetlenek számára alkották meg a beavatottak. Lássuk gyakorlatban összerakva hogyan is néz ki mindez!

És ezért találták fel a nyomtatott áramkört.

Gigi épp emésztési gondokkal küzd, ezért nem hatja meg a Csudálatos Színes Fény.

Addig dugdosunk színes kábeleket a próbapanelen elhelyezett alkatrészek közé, míg ilyen szép ákombákomot állítunk elő. Kívülről megtápláljuk 12 Varázsfüsttel, és ha mindent jól csináltunk, már világítanak is a LED-ek. Bár ennek az összeállításnak is megvan a maga bája, mégis inkább egy nyomtatott áramkör formájában építenénk be születőben lévő terminátorunkba. Ehhez nyújtanak segítséget a különböző EDA (Electronic Design Automation, elektronikai tervezés automatizálás) programok. Néhány ingyenes változatot kipróbálva végül a KiCad mellett maradtunk. Ha elég jó a CERN-nek, talán nekünk is jó lesz. A tervezési folyamat menete a következő:

1.: Interneten előkeresünk egy érthető leírást az elkészíteni kívánt kapcsolásról.
2.: KiCad-ban elkészítjük a céljainknak megfelelően adaptált kapcsolás sémáját.
3.: Listába szedjük a sémán szereplő elemeket, és mindegyikhez hozzárendeljük a megfelelő "lenyomatát".
4.: Áttérünk papírról nyákra. Az egyes komponenseket lenyomatuk reprezentálja, ezeket egymáshoz való kapcsolatuk és a jóizlés szerint elrendezzük. Ilyenkor még nincsenek összedrótozva, de minden egyes lenyomat jelzi kapcsolatát a többi lenyomattal.
5.: Ezen jelzések szerint manuálisan összekötögethetjük a lenyomatokat. Vagy megkérhetjük a programot, hogy magától kötögesse össze őket. Ilyenkor a program a felé irányuló bizalomtól meghatódik, és egy dadaista műalkotással lep meg bennünket.
6.: A nyákon végzett utolsó simítások után változtatás a sémán, listán, majd a nyákon.
7.: A kis módosítás lavinát indít el, a nyák nagy részének átszervezése.
8.: A projektból gyártáshoz megfelelő fájlok exportálása.
9.: 6., 7. és 8. pont tetszőleges számú megismétlése.

Séma nézet.

PCB nézet.

3D nézet.

Otthon is elkészíthetjük saját áramkörünket, de mi inkább tartózkodnánk a gyártás során alkalmazott FeCl3 oldat használatától. Gyönyörű sárgás foltokat képes hagyni maga után szinte bármely felületen, melynek láttán a felső vezetés azonnal megszüntetné munkaviszonyunkat. Szerencsére már egész jó áron gyártathatunk szerényebb áramköröket, így nem kell beszennyeznünk saját kezeinket, a padlót, a mosdókagylót, és kapcsolatunkat szeretteinkkel.

Ha valakit érdekli, a projektfájlt ide kattintva érheti el. Letölt, kicsomagol, KiCad-dal megnyit.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!