Clone Tea Light: 5 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Neste instrutível vou ser um pouco mais elaborado sobre o caminho que conduziu a este projeto e como cheguei ao resultado, por isso é necessário um pouco mais de leitura.

Em casa temos algumas lanternas eletrônicas, as da Philips que podem ser carregadas sem fio. Eu fiz um Instructable antes relacionado a este tópico, consulte Tea Light Charge Monitorr.

Depois de algum tempo, essas lâmpadas param de funcionar porque a bateria recarregável estraga. Existem duas opções para resolver este problema:

1. Você joga a luz do chá fora e compra uma nova
2. Você substitui a bateria recarregável

Tentei a segunda opção. O vídeo na última etapa deste Instructable mostra como você pode fazer isso. Esse vídeo também mostra como a Philips redesenhou essas lâmpadas de chá ao longo dos anos, tornando-as mais baratas de produzir, mas infelizmente reduzindo a vida útil dessas lâmpadas de chá. Além disso, percebi que, com os designs mais baratos e mais recentes, é difícil ligar e desligar a luz do chá. Ele usa como interruptor de inclinação para isso, mas aparentemente eles nem sempre parecem funcionar muito bem.

Quando substituí a bateria recarregável pela primeira vez, a luz do chá não funcionava. Comecei a pensar que talvez a lamparina guarde uma espécie de balcão para ver com que frequência é usada e nunca mais acenda. Essa foi a razão de começar este projeto, pois eu queria uma lâmpada de chá que funcionasse para sempre, claro que trocando a bateria recarregável de vez em quando.

Devo admitir que meus pensamentos ruins estavam errados, uma vez que você substituiu a bateria - mesmo quando ela está carregada - você precisa colocar a luz do chá no carregador em breve para fazê-la funcionar novamente. Não sei por que isso acontece, mas precisa ser feito para acender a luz do chá.

De qualquer forma, eu já tinha começado a fazer minha própria lâmpada para chá que se comportaria da mesma forma que a lâmpada para chá Philips. Eu analisei a eletrônica e o padrão que a Philips está usando para criar o belo efeito de vela. A eletrônica original era um pouco mais complexa do que eu esperava, então decidi fazer meu próprio design mais simples. Consegui descobrir o padrão do efeito vela analisando o padrão em um osciloscópio. Algumas capturas de tela de uma parte deste padrão são adicionadas. Um sinal baixo significa que o led está aceso.

Como disse, meu design se tornou mais simples do que o design da Philips e faz o que precisa ser feito. Reutilizei a caixa, os leds, o interruptor de inclinação e a bobina de uma lamparina que não funcionava mais e criei minha própria versão com um PIC12F615 usando a linguagem de programação JAL para controlar o dispositivo.

Etapa 1: Analisando a Luz de Chá Original

Antes que o clone pudesse ser feito, eu precisava descobrir como a lâmpada de chá original funcionava, mas só consegui descobrir em parte porque era mais complexa do que eu pensava inicialmente.

As medições revelaram o seguinte:

• O padrão da vela é pseudo-aleatório, uma vez que se repete depois de um tempo, onde apenas o led superior dos dois leds muda o brilho. O led inferior está continuamente aceso. Veja o vídeo sobre como isso funciona
• A lâmpada de chá usa dois leds de alto brilho usando uma corrente de cerca de 7 mA por led
• O dispositivo desliga-se quando a voltagem da bateria cai abaixo de 2,1 Volt
• Dependendo do projeto (veja o vídeo na última etapa deste Instrutível) a bateria NiMH é carregada com uma corrente que varia de 11 mA a 37 mA

Etapa 2: projetando o clone

No diagrama esquemático, você vê como projetei o clone. As seguintes partes podem ser distinguidas:

• A ponte retificadora usando quatro diodos 1N5818 Schottky. A razão para usar esses tipos de diodos é por causa da baixa queda de tensão. Essa ponte converte a tensão CA da bobina em uma tensão CC para o dispositivo.
• Capacitor C1. Não parece ser importante, mas este capacitor traz a bobina de carga em ressonância, resultando em uma oscilação de alta tensão. Sem este capacitor, a bobina não geraria energia suficiente para o dispositivo. Nas duas capturas de tela do osciloscópio você vê a tensão de saída da bobina quando ela é colocada em um carregador sem (pico único) e com (sinal sinusal) o capacitor.
• O diodo Zener D5 com um valor de 5V1 parece um pouco estranho neste projeto, pois a tensão de alimentação não passa de 2,5 V por causa das duas baterias NiMH. No entanto, se essas baterias estão chegando ao fim de sua vida útil, sua tensão aumenta e os picos de tensão da bobina de carga se tornarão maiores do que a tensão máxima que o PIC pode suportar - que é 5,5 V - então o Zener corta esses picos, protegendo o PIC nessa situação.
• O interruptor de inclinação é conectado ao pino de interrupção do PIC. Isso garante que o PIC será ativado após ser desligado.
• O PIC controla os dois leds diretamente de duas de suas portas.

Neste projeto, a corrente de carga das baterias é de cerca de 17 mA quando colocadas no carregador sem fio. As baterias têm capacidade de 300 mAh. Este tipo de bateria fica totalmente carregada quando carregada por 14 horas com uma corrente de 1/10 da capacidade, ou seja, 30 mA. Isso significa que o dispositivo nunca será totalmente carregado, a menos que seja carregado duas vezes. No vídeo sobre troca de bateria no final deste Instructable você também vê que a Philips usa baterias recarregáveis com capacidade de 160 mAh em seus últimos designs.

No vídeo você pode ver o funcionamento da lamparina original e do clone. Você vê qual é o original e qual é o clone?

Etapa 3: Componentes necessários e construção do clone

Você precisa ter os seguintes componentes para este projeto:

• Um pedaço de placa de ensaio
• Microcontrolador PIC 12F615
• Soquete IC de 8 pinos
• Diodos: 4 * 1N5819, 1 * BZX85C5V1
• 2 * capacitores de cerâmica 100nF
• Resistores: 1 * 1MOhm, 2 * 56 Ohm
• LED brilhante de 2 * 3 mm de altura (de uma lâmpada de chá antiga)
• Interruptor de inclinação (de uma lâmpada de chá antiga)
• Bobina de carga de uma lâmpada de chá velha
• Habitação de uma velha lâmpada de chá

Veja o diagrama esquemático na seção anterior sobre como conectar os componentes.

Como o design não usa nenhum componente SMD, ele precisa de mais espaço do que a versão original. Por isso a placa de ensaio foi cortada de forma que tenha mais espaço nas laterais. Isso só funciona se você tiver uma luz alta do chá. Existem também versões menores (veja o vídeo na última etapa deste Instructable), mas o design não caberá a menos que você construa com componentes SMD.

Nas fotos você vê como o dispositivo foi construído. Observe que o led superior é montado no lado da solda da placa de ensaio para poder colocá-lo em cima do outro led.

Etapa 4: o software

Como já mencionado, o software foi escrito para um PIC12F615 usando a linguagem de programação JAL.

Inicialmente, o PIC estará no modo de espera quando for ligado pela primeira vez, consumindo quase nenhuma energia nesse estado.

O software executa as seguintes tarefas:

• Quando o dispositivo é virado de cabeça para baixo, o interruptor de inclinação fará contato com o solo, o que despertará o PIC do repouso.
• Uma vez ativado, o led inferior será ligado e o led superior usará o padrão de vela Philips clonado para alterar o brilho do led.
• Durante a operação, o PIC medirá a tensão de alimentação usando seu conversor analógico para digital (ADC) integrado. Quando essa tensão cai abaixo de 2,1 V, os leds são desligados e o PIC é colocado no modo de hibernação. O PIC ainda poderia operar bem a 2,1 V, mas não é bom que as baterias recarregáveis fiquem completamente descarregadas.

Há uma diferença em como a lâmpada de chá original se comporta em comparação com o clone. Quando a tensão da bateria cai abaixo de 2,1 V, a lâmpada de chá original não liga até que o dispositivo seja carregado novamente, então parece que mede a tensão de alimentação na inicialização. O clone, no entanto, medirá a tensão de alimentação depois que estiver ativo. Isso significa que quando a tensão de alimentação está abaixo de 2,1 V os leds funcionarão por um curto período de tempo, após o qual o dispositivo irá hibernar novamente.

Resta um ponto que eu não descobri. Quando as baterias ficam ruins, a luz do chá original não liga mais mesmo quando a tensão de alimentação da bateria é suficiente (o motivo dos meus pensamentos iniciais ruins sobre o dispositivo, lembra?). Talvez ele se lembre de que as baterias estragaram por ter medido uma voltagem alta. No clone, isso não é feito. Mesmo que as baterias tenham estragado e a tensão de alimentação fique alta - protegida pelo diodo Zener - o dispositivo funcionará, mas por causa da bateria ruim o tempo de operação fica mais curto.

O arquivo de origem JAL e o arquivo Intel Hex para programar o PIC estão anexados. Se você estiver interessado em usar o microcontrolador PIC com JAL - uma linguagem de programação semelhante ao Pascal - visite o site da JAL.

Etapa 5: Substituir as baterias recarregáveis

Se você não quer construir o clone, mas quer apenas trocar a bateria, dê uma olhada neste vídeo. Ele também mostra como o design da lâmpada de chá original foi simplificado, resultando, infelizmente, em um produto que tem uma vida útil mais curta.

Como mencionado anteriormente, o design simples mais recente parece ter outro problema, uma vez que essas lâmpadas de chá são muito difíceis de ligar e desligar. Inicialmente pensei que era por causa de um interruptor de inclinação ruim, mas tendo reutilizado esse interruptor no clone, tudo funcionou bem. Afinal, a clonagem pode ser uma boa opção.

Divirta-se construindo seu próprio projeto e aguarde suas reações.