Электронная свеча на ATtiny85: схема и программа

Приближается осень и зима, что в большинстве регионов нашей страны означает холодную погоду с долгими ночами. Идеальный способ бороться с зимним унынием и поднять настроение — зажечь несколько свечей, но горящие восковые свечи в закрытой комнате будут наполнят комнату углекислым газом, что может вызвать проблемы со здоровьем. Вот почему в этой статье мы решили рассмотреть проект электронной свечи с движущимся пламенем на основе ATtiny85 — микроконтроллере семейства AVR (кстати, именно на основе микроконтроллеров именно этого семейства построены полюбившиеся многим платы Arduino). Причина добавления микроконтроллера в наш проект состоит в том, чтобы добавить некоторые дополнительные функции, например, если вы зажжете спичку сверху нашей свечи, то свеча загорится, а если вы подуете на вершину свечи, то она погаснет. Подсвечник для нашей свечи мы изготовим с помощью 3D-печати.

Проектирование корпуса цифровой свечи и пламени с помощью Fusion360

После того, как мы определились с дизайном, мы решили использовать программу fusion 360 для разработки корпуса нашей электронной свечи.

С помощью данной программы мы разработали каркас свечи и напечатали его с помощью оборудования для 3D печати. Внешний вид пламени свечи показан на следующем рисунке.

Вы можете скачать STL-файлы как для свечи, так и для ее пламени по следующей ссылке .

Как работает искусственная свеча с движущимся пламенем?

Блок-схема проекта нашего проекта искусственной свечи показана на следующем рисунке.

Конструкция нашей электронной свечи с подвижным пламенем достаточно проста, в схеме у нас будет батарейка, которая будет питать микроконтроллер и электромагнит. Электромагнит сделан из 1” болта с медной проволокой, при этом когда микроконтроллер будет посылать триггерный импульс к MOSFET транзистору, катушка будет возбуждаться и болт будет превращаться в магнит.

Так как мы используем микроконтроллер в качестве управляющего устройства для нашего проекта, то мы решили добавить некоторые дополнительные функции к нашей свече. Например, если положить спичку на вершину свечи, то чтобы она зажглась, а если дунуть на нее, то чтобы она погасла. Это можно реализовать благодаря фоторезистору и модулю микрофона. Когда внутрь свечи будет проходит небольшой свет, то фоторезистор будет обнаруживать этот свет и зажигать свечу, а когда вы будете задувать свечу, то микрофон будет распознавать звук и выключать свет и электромагнит — именно так и будет работать наша свеча.

Необходимые компоненты

Микроконтроллер ATtiny85 (купить на AliExpress).
Перфорированная плата.
MOSFET IRF540L.
Медный провод.
Винт с болтом.
Янтарные или желтые светодиоды — 2 шт. (купить на AliExpress).
Ползунковый переключатель.
Микрофонный модуль.
Фоторезистор (купить на AliExpress).
Резисторы 1 Ом, 100 Ом, 1 кОм, 10 кОм (купить на AliExpress).
Диод 1N4007 (купить на AliExpress).
Конденсатор 680uF,16V (купить на AliExpress).

Реклама: ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН: 7703380158

Схема проекта

Схема электронной свечи на основе микроконтроллера ATtiny85 представлена на следующем рисунке.

В нашей схеме самодельный электромагнит (100 витков провода 22 SWG) управляется с помощью MOSFET, который, в свою очередь, управляется микроконтроллером ATtiny85. Когда мы включаем MOSFET, он подает питание на катушку, поэтому наш металлический болт превращается в электромагнит, и пламя свечи, изготовленное с помощью технологии 3D-печати, будет двигаться. Также мы использовали делитель напряжения с фоторезистором и резистором 1K для обнаружения света и использовали модуль микрофона для восприятия звука. Также на схеме у нас есть 2 желтых светодиода, управляемых микроконтроллером.

В представленной схеме BAT1 — это одноэлементная литиевая батарея на 3,7 В. Батарея питает всю цепь. Также мы использовали диод и конденсатор, это обязательно, потому что при включении MOSFET он создает короткое замыкание вдоль катушки, напряжение падает до 0 на долю секунды и микроконтроллер перезагружается. Из-за этого диод и конденсатор являются необходимыми в нашей схеме. Диод обеспечивает дополнительный уровень защиты микроконтроллера от ЭМП. Кроме этого, у нас есть светодиод и модуль микрофона, и если мы зажжем пламя на вершине свечи, то фоторезистор обнаружит этот свет и включит свечу, а если мы задуем свечу, модуль микрофона распознает звук и выключит свечу.

Объяснение кода программы

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

В коде программы мы первым делом объявим необходимые переменные: две переменные для хранения значений с выхода АЦП и переменную для включения/выключения свечи.

int sensorValue = 0;
int sensorValue2 = 0;
bool trig = 1;

int sensorValue = 0;

int sensorValue2 = 0;

bool trig = 1;

В функции setup мы зададим режимы работы двух наших используемых контактов: с одного из них мы будем управлять светодиодом, а с другого — электромагнитом.

void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  pinMode(2, OUTPUT);
  pinMode(1, OUTPUT);
}

void setup() {

// initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.

pinMode(2, OUTPUT);

pinMode(1, OUTPUT);

}

Далее, в функции loop мы будем проверять значение переменной trig. Если оно равно нулю, мы будем выключать светодиод и электромагнит, если оно равно 1, то мы будем зажигать свечу.

void loop() {
  if (trig == 0) {
    digitalWrite(2, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
    delay(100);
    digitalWrite(2, LOW);
    digitalWrite(2, LOW);
    delay(800);
}

void loop() {

if (trig == 0) {

digitalWrite(2, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)

delay(100);

digitalWrite(2, LOW);

delay(800);

}

Также мы будем считывать значения с выходов АЦП и сохранять их в соответствующих переменных.

  sensorValue = analogRead(A2);
  sensorValue2 = analogRead(A3);

1 2	sensorValue = analogRead(A2); sensorValue2 = analogRead(A3);

Если sensorValue2 больше заранее определенного значения, мы будем включать электромагнит и светодиод, а если меньше заранее определенного значения — то выключать.

  if (sensorValue2 > 9) {
    digitalWrite(1, LOW);
    trig =0;
  }
  if (sensorValue < 400) {
    digitalWrite(1, HIGH);
    trig =1;
  }
}

if (sensorValue2 > 9) {

digitalWrite(1, LOW);

trig =0;

}

if (sensorValue < 400) {

digitalWrite(1, HIGH);

trig =1;

}

Тестирование работы проекта

Внешний вид собранной конструкции схемы нашего проекта показан на следующем рисунке.

Тестирование работы нашей самодельной электронной свечи показано на следующем видео.

https://circuitdigest.com/sites/default/files/other/Electronic-Candle.mp4

Возникшие проблемы при работе проекта, которые автор обещает исправить в следующей ее версии:

первая проблема связана с зарядкой, в этом проекте нет зарядного порта, поэтому аккумулятор нужно заряжать вручную;
в нижней части свечи нет держателя для платы; конструкцию желательно изменить так, чтобы ее можно было зафиксировать или прикрутить к нижней части свечи.

Исходный код программы

int sensorValue = 0;
int sensorValue2 = 0;
int interval = 500;
bool trig = 1;
unsigned long previousMillis = 0;
void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  pinMode(2, OUTPUT);
  pinMode(1, OUTPUT);
}
void loop() {
  if (trig == 0) {
    digitalWrite(2, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
    delay(100);
    digitalWrite(2, LOW);
    digitalWrite(2, LOW);
    delay(800);
  }
  sensorValue = analogRead(A2);
  sensorValue2 = analogRead(A3);
  if (sensorValue2 > 9)
  {
    digitalWrite(1, LOW);
    trig =0;
  }
  if (sensorValue < 400)
  {
    digitalWrite(1, HIGH);
    trig =1;
  }
}

int sensorValue = 0;

int sensorValue2 = 0;

int interval = 500;

bool trig = 1;

unsigned long previousMillis = 0;