Зажжем разноцветных ЭЛ дождевых червей за сотню. Его размеры составляют пять метров, и на этот раз свет обеспечивает люминофор – Živě.cz

Белые и желтые конверты с 3В резиновые светящиеся светодиодные червячки всего за несколько секунд они уже заполонили Чешскую Республику и прибыли в почтовый ящик каждого настоящего любителя домашних дел, но это мания дождевых червей это точно не кончается. Мы почти забыли о более старой, но не менее эффективной технологии ЭЛ провода.

По сравнению с тридцатисантиметровыми резинками они могут быть многометровой длины и сиять непрерывным светом по всей длине и во все стороны. Вот почему мы собираемся попробовать это сегодня пятиметровый проводкоторые можно получить, например, на чешском LaskaKit за 94 кроны.

Интернет-магазин продает его под названием гибкая неоновая трубкаслово неон, однако, немного вводит в заблуждение, внутри Кабель ПВХ со средним 2,3 миллиметра (по аналогии со светодиодными червями) такого газа нет. Только провода ЭЛ светятся с такой же яркостью, как старые рекламные баннеры.

Посмотрите пошаговое видео, что мы сегодня будем строить и как светится провод ЭЛ среди бела дня, в полной темноте и под микроскопом:

• 00:30 ЭЛ провод на сотку
• 01:16 Инвертор 12 В для производства 110 В переменного тока
• 02:00 Неоновый щит ESP32-LPKit
• 03:45 Коробка от 3D принтера (Тинкеркад)
• 04:18 Первый тест
• 06:52 Как светится провод ЭЛ в полной темноте
• 07:14 Красный, зеленый, синий и желтый провод EL
• 08:13 ЭЛ провод под микроскопом

Электролюминесцентный провод

По сути, это так называемый ЭЛ провод (EL Wire), т.е. электролюминесцентный кабель, состоящий из нескольких слоев. Поверхностный слой ПВХ придает кабелю окончательный цвет и жесткость, но на самом деле внутренняя электролюминесцентная жила состоит из пара электродовкоторый разделяет диэлектрические слои из фосфора.

Принципиальная схема провода EL

Когда мы подаем слабый переменный ток на электроды ток высокой частоты а напряжение не менее нескольких десятков вольт, на электродах будет создаваться сильное электрическое поле, которое будет возбуждать атомы фосфора и их электроны. Они начинают расслабляться и снова рекомбинациявысвобождая энергию в виде фотонов.

Слой люминофора начинает слабо светиться белым до голубоватого светом, который, проходя через покрытие поверхности ПВХ, приобретает свой окончательный оттенок. Обычный ЭЛ провод за несколько десятков крон точно не дотянет до яркости светодиодных червей, но в темноте и ночью светит очень красиво.

Электролюминесценция под редакционным увеличительным стеклом. Обратите внимание на голубоватое свечение внутри оголенного кабеля. Подробнее об этом поговорим в видео

Провод не греется, электролюминесценция не является резистивным светом, а провод ЭЛ ведет себя скорее как длинный конденсатор емкостью 6 нФ на метр, поэтому на меньших длинах, не требующих такого высокого напряжения, он тоже может входить в состав одежды, из нее можно сделать какой-нибудь светящийся логотип, светящиеся элементы на машине и т.д.

Переменный ток вырабатывается высокочастотным инвертором

Колебательный сигнал для возбуждения атомов фосфора в проводах ЭЛ вырабатывается специальным инвертором. Кабель у нас 5 метров, поэтому заказали на LaskaKit дешевую и безымянную модель за 78 крон. Инвертор может питаться от источника постоянного тока 12 В, после чего производит переменный ток частотой до 3 кГц а напряжение 110 В.

Дешевый инвертор, который производит 110 В переменного тока из 12 В постоянного тока на частоте примерно до 3 кГц.

Будьте готовы к тому, что с частотой порядка тысячи Гц катушки внутри инвертора будут издавать слабый свисттак что для лежанки и без дополнительной шумоизоляции или для облучаемой собачьей будки он точно не годится.

Он также работает на более низких частотах и ​​напряжениях.

110 В переменного тока больше не детская игра. Хотя это все еще не сигнал 50 Гц 230 В от домашней розетки, все же не лучшая идея прикасаться к токоведущим контактам.

Используемый инвертор также может работать с более низким входным напряжением, поэтому, если вы, как и я, уважаете все, что выдает более 12 вольт, вы можете питать его, например, от 9-вольтовой батареи или даже от нескольких карандашных батареек, соединенных последовательно.

Различная яркость дневного света в зависимости от источника питания инвертора (5-12 В)

В этом случае инвертор будет выдавать переменный ток с напряжением всего в несколько десятков вольт, да еще и частота резко упадет, так что он перестанет пищать. Конечно, яркость тоже уменьшится. Причём так, что едва ли догадаешься, что она горит на свету. Но во мраке и темноте свечение снова будет хорошо видно.

В общем поэтому яркость провода ЭЛ задаем не только по напряжению, но и по частоте. Наши должны подойти вам документация (PDF) советую с этими диапазонами:

• Напряжение: 20-220 В переменного тока
• Частота: 50-5000 Гц
• Светимость при напряжении 120 В переменного тока и частоте 200-2000 Гц: 30-126 кд/м²
• Потребление при напряжении 120 В переменного тока и частоте 200-2000 Гц: 108-1032 мВт/м

Кстати, что касается потребления, то нужно добавить еще и потребление самого инвертора, поэтому, когда мы питали его 12 В от настольного блока питания, который выдавал около 106 В переменного тока на частоте 3000 Гц, общее потребление на пятиметровый кабель был примерно 2,5 Вт. А так как потребление растет не линейно, то при уменьшении входного напряжения до 5 В оно составляло лишь ничтожно малую долю (но и светимость тоже была дробью).

LaskaKit ESP32-DEVKit Неоновый щит

Чтобы зажечь провод EL, нам нужен только источник постоянного тока и инвертор, но что, если мы хотим включить в игру какую-то логику? Как я уже писал выше, лично я с уважением отношусь к любому напряжению порядка десятков вольт и выше, и скорее получаю от этого удовольствие искать пределы на нижнем пределе (сверхмалая мощность), поэтому я оставил любую работу со 100-110 вольтами от инвертора к плате Неоновый щитза что вы получаете 288 крон.

Адаптер LaskaKit ESP32-DEVKit Neon Shield для коммутации до шести проводов ЭЛ

Плата предлагает шесть выходных каналов с двухконтактными штекерными разъемами. JST XH, к которому можно подключить провода ЭЛ. Но у них обычно штекерные разъемы JST СМа так придется делать либо редуктор либо концы проводов заменять. Кстати, это касается и инвертора, потому что он тоже подключается исключительно через разъем JST XH на плате.

Замена разъемов JST SM на проводах EL на JST XH для удобства подключения к плате и управляющему микрокомпьютеру ESP32-LPKit

Наконец, подключаем к плате управляющий микрокомпьютер, при этом модуль уже предполагает, судя по названию, что это будет макетная машина ESP32-LPKitто есть плата управления с популярным чипом ESP32 с Wi-Fi и Bluetooth, с которым мы много раз работали в нашей серии и его можно запрограммировать даже в простой Arduino.

Переключение каналов осуществляется с помощью оптронов и симисторов.

Разъемы проводов EL 1-6 находятся на плате ESP32-LPKit, подключенной к выходам GPIO 12, 13, 14, 25, 26 27, и мы переключаем его, просто установив логическое состояние в HIGH. Каждый из этих выходов подключен к оптопаре MOC3063 a. симистор переключатель Z0103MN (см. схема платы).

Изолированный переключатель переменного тока с использованием оптопары MOC3063 и симистора Z0103MN

Таким образом, сигнал 3 В от ESP32 преобразуется в цепь 110 В переменного тока инвертора через оптический путь внутри оптопары путем включения светодиода, а затем обнаружения света с помощью фотодетектора. Он также замыкает цепь 110 В переменного тока, когда сигнал переменного тока пересекает ноль, поэтому изменение должно быть максимально чистым.

Схема на плате

Единая программа для переключения по HTTP

И это на самом деле все. Наконец, на плате есть разъемы для питания постоянного тока 7-20В и регулятор 5В серии 7805, подключенный к ESP32-LPKit. Таким образом, мы могли бы использовать один достаточно мощный источник 12 В для управления всем устройством, которое мы подключаем к одному разъему, подключаем вход инвертора к другому, а регулятор обеспечивает питание платы управляющего компьютера. Но вы также можете запитать его отдельно через USB.

Дополнительный источник питания постоянного тока 7-20 В непосредственно на плате

Он мог запускать слегка модифицированную программу, написанную на Arduino, которую мы уже использовали для управления светодиодным дождевым червем. Однако на этот раз он будет работать с шестью входами. Таким образом, после подключения блока питания процессор подключается к предопределенной сети Wi-Fi (2,4 ГГц/802.11bgn) и запускает примитивный HTTP-сервер, которым мы можем управлять, вызывая URL с парой параметров канал а состояние в этой форме:

http:///?канал“=”&состояние“=”

Значение 1 включает электролюминесцентный провод на выбранном канале, значение 0 выключает его. Итак, если бы наш управляющий чип получил, например, от Wi-Fi роутера локальный адрес 192.168.0.231, то четвертый канал мы бы закрыли командой:

http://192.168.0.231/?kanal=4&stav=1

И это действительно все на сегодня. Итак, ура электролюминесценции, которая не будет давать такой большой яркости по сравнению со светодиодными червями, но это подходящее решение, если вам нужен гораздо более длинный и постоянно светящийся провод, общее потребление которого в конечном итоге будет намного меньше, чем альтернатива из светодиоды.

Исходный код программы

/*
Jednoduuchy HTTP ovladac svitivych EL dratu pomoci prototypovaci desky
LaskaKit ESP32-DEVKit Neon Shield
a https://www.laskakit.cz/laskakit-esp32-devkit/
HTTP prikazem http:///?kanal=&stav=
lze spinat a vypinat okruh jednoho z sesti pripojenych EL dratu
*/

#include 
#include 

// Kanaly 1-6 pro spinani EL dratu jsou pripojene k pinum 12, 13, 14, 25, 26 a 27 na desce ESP32-LPKit
// Vytvorime si pro ne pole
uint8_t kanaly[6] = { 12, 13, 14, 25, 26, 27 };

// Nazev a heslo Wi-Fi
const char *ssid = "Nazev 2,4GHz 802.11bgn site";
const char *heslo = "Heslo site";

// Server pobezi na standarndim TCP portu 80
WebServer server(80);

// Funkce, ktera se zpracuje pri HTTP pozadavku /
// Podle numericke hodnoty URL parametru stav=x (0/1) a kanal=x (1 az 6),
// nastavime na adekvatnim pinu bud vysoky, nebo nizky logicky stav a pripojeny
// optoclen a triak na desce ESP32-DEVKit Neon Shield sepne opticky izolovany
// okruh stridaveho proudu pro napajeni elektroluminiscencniho dratu
void httpDotaz(void) {
  if (server.hasArg("stav") && server.hasArg("kanal")) {
    uint8_t stav = server.arg("stav").toInt();
    uint8_t kanal = server.arg("kanal").toInt();
    if (kanal >= 1 && kanal <= 6) {
      if (stav == 0 || stav == 1) {
        server.send(200, "text/plain", "OKnKanal: " + String(kanal) + "nStav: " + String(stav));
        digitalWrite(kanaly[kanal - 1], stav);
      } else {
        server.send(200, "text/plain", "Chyba: Stav musi byt v rozsahu 0-1");
      }
    } else {
      server.send(200, "text/plain", "Chyba: Kanal musi byt v rozsahu 1-6");
    }
  } else {
    server.send(200, "text/plain", "Chyba: URL musi byt ve tvaru /?kanal=hodnota&stav=hodnota");
  }
}

// Hlavni funkce setup se spusti po startu cipu
void setup() {
  // Nastavime vychozi zhasnuty stav kanalu pro ovladani EL dratu
  for (uint8_t i = 0; i < 6; i++) {
    pinMode(kanaly[i], OUTPUT);
    digitalWrite(kanaly[i], 0);
  }
  // Nastartujeme seriovou linku rychlosti 115200 b/s,
  // pri startu do ni budeme vypisovat stav pripojovani k Wi-Fi a IP adresu
  Serial.begin(115200);
  // Pripojime se k Wi-Fi a pote vypiseme do seriove linky IP adresu
  WiFi.disconnect();
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, heslo);
  Serial.printf("Pripojuji se k %s ", ssid);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.printf(" OKnIP: %srn", WiFi.localIP().toString());
  // Pro HTTP pozadavku / zavolame funkci httpDotaz
  server.on("https://www.zive.cz/", httpDotaz);
  // Aktivujeme server
  server.begin();
}

// Smycka loop se opakuje stale dokola
// a nastartuje se po zpracovani funkce setup
void loop() {
  // Vyridime pripadne TCP spojeni se serverem
  server.handleClient();
  delay(2);
}