Animeeritud meeleolu- ja öövalgus: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Olles lummatud valguse kinnisideega, otsustasin luua valiku väikseid modulaarseid trükkplaate, mida saaks kasutada mis tahes suurusega RGB valgusekraanide loomiseks. Pärast modulaarse trükkplaadi valmistamist komistasin ideele paigutada need kuusnurgaks, et luua 3D -ekraan, mille abil saaks luua kõike alates lihtsast magamistoa öövalgusest kuni meeleoluvalgusti, mis ei oleks liiga kohatu, istus lauale tipptasemel restoranis.

Loomulikult võiks samu põhimõtteid kasutades luua ka muid kujundeid.

Siin on mõned animatsioonid, mis praegu töötavad.

• Tuli
• Vihma
• Madu (retro)
• Mäng Elu
• Lainekuju võnkumised
• Tuletorn
• Ketramismustrid (juuksur)

Valgusti on praegu kahes suuruses - väike (96 LED -i) ja suur (384 LED -i), kuid seda saab vastavalt vajadusele suurendada.

Tarvikud

WS2812B LED -id - AliExpress

PCBd - ALLPCB

3mm must laserlõigatud plastik - plastlehtede tarnija

Valge 3D -printimiskiud - Amazon

Elektroonilised komponendid - Farnell / Newark

M3 poldid ja keermestatud vahed - Amazon

Jootekolb

Röstriahi - pinnale kinnitatav komponentide komplekt

Samm: paneelplaatide trükkplaadid

Reisi alustades soovisin erinevaid väikeseid trükkplaate, mis võiksid majutada mitmeid LED -piksleid ja ühendada omavahel väga lihtsal viisil, ilma et oleks vaja täiendavaid juhtmeid või pistikuid. Mõtlesin välja väga lihtsa disaini, mis võimaldas WS2812B valgusdioodid kokku aheldada ja seejärel ahela järgmisele trükkplaadile edasi anda.

Lõin kolm PCB -d, millel on järgmised pikslite mõõtmed.

• 1 x 8 - 9 mm x 72 mm
• 4 x 4 - 36 mm x 36 mm
• 8 x 8 - 72 mm x 72 mm

Selle projekti jaoks kasutatakse tulede loomiseks ainult 4x4 ja 8x8 plaate.

Valgusdioodid on paigutatud 9 mm võrku nii X kui ka Y mõõtmetega, mis on üsna tihedalt ühendatud, kuid annab PCB servaühenduste arvestamisel piisavalt ruumi töötamiseks. PCB -d on loodud nii, et nende ühendamisel säilib LED 9 mm võrk. PCB -sid ühendatakse lihtsalt ühelt plaadilt teisele voolava joote abil.

Igal LED -il on oma 100nF kondensaator elektriliseks lahtiühendamiseks ja vajadusel LED -ile voolu tarnimiseks.

Näidatud on 4x4 pikslitahvli skemaatika koos ülemise vask- ja alumise vasekihiga, et illustreerida nii LED -i paigutust kui ka servapistiku paigutust. Siidiekraanile lisati märgistused, et teha selgeks pistikute vahelise andmeedastuse suund.

Plaatidel on ka 18 mm ja 18 mm sammuga M3 kinnitusavad, mis lihtsustavad paigaldamist ja tugevdavad plaatidevahelisi ühendusi.

Laserlõigatud 3 mm piimjasvalge akrüüllehe lisamine, nagu näidatud, annab LED -idele kena hajutatud efekti.

Plaadid valmistati šablooni abil vaskpinna alumistele aluspindadele jootepastaga. Seejärel panin komponendid tahvlile, kontrollides õiget suunda, enne kui röstiahjus küpsetasin, et jootet voolata. Olen seda tüüpi DIY odavate trükkplaatide tootmist käsitlenud mitmetes teistes Instructables'i ehitistes.

Hoiatus - ÄRGE KASUTAGE ahju, mida kasutatakse toiduainete valmistamiseks PCBde valmistamiseks, kuna see võib põhjustada toidu saastumist. Sain oma PCB röstriahju 10 naela (15 dollarit) eest eBayst.

Samm: kontrollige PCB -d

Kui LED -id on tehtud, tahtsin ma siis LED -e juhtida mikrokontrollerist. Alustasin Arduino nano kasutamist ja see töötas suurepäraselt, kuid tahtsin valgusele veel funktsionaalsust lisada ja see muutus Arduino tahvlile häkkimiseks üha ebamugavamaks. Seetõttu otsustasin valguse juhtimiseks luua veel ühe kohandatud trükkplaadi.

Siin on mõned funktsioonid, mille oma kontrolleriplaadile lisasin.

• Suurema kiirusega mikrokontroller, millel on rohkem ROM -i ja RAM -i.
• Loogika taseme FET, mis võimaldab mul LED -id globaalselt sisse ja välja lülitada - kasulik sisselülitamisel ja väikese energiatarbega töötamisel.
• Kiire puhver, mis muudab mikrokontrolleri 3V3 signaali 5V, et juhtida LED -e.
• Lüliti võimaldab kasutajal valgust juhtida.
• Fototransistor - valgusdioodide heleduse skaleerimiseks vastavalt ümbritseva valguse tasemele.
• Toiteallika jälgimine - tagamaks, et me ei proovinud tõmmata rohkem voolu, kui toiteallikas suudab pakkuda.
• Bluetooth -pistik - HC05/HC06.
• WIFI -pistik - ESP8266.
• I2C pistik.
• Tulevane laiendusühendus.

Plaadi skemaatika on näidatud, samuti vask ülemine ja alumine kiht. Lisatud BillOfMaterials dokumendis on loetletud komponendid, mille ma juhtplaadile paigaldasin.

Valgusandur on disaini jaoks üsna oluline, kuna WS2812B valgusdioodide heledus võib väga kiiresti liiga palju vaadata ja isegi täieliku heleduse korral valus. Valgusanduri olemasolu võimaldab LED -i heledust automaatselt skaleerida, mis tähendab, et ekraani on alati meeldiv vaadata. Särav eredas päikesepaistelises toas ja siiski mugav vaadata pimedas ruumis öövalgusena.

Tahvli ehitamiseks kanti jälle jootepasta šablooni abil, komponendid pandi käsitsi pintsettidega ja küpsetati seejärel minu usaldusväärses röstriahjus.

PCB toiteallikaks on 5 V alalisvoolu toide, see võib tulla otse vooluvõrgu tüüpi toiteallikast või 2A USB -laadimispesa kaudu.

Samuti on näidatud minu varasem katse Arduino kasutamist.

3. samm: 3D -trükitud luustik

Mängisin algselt hajutitena laserlõigatud plastlehti, kuid see jättis iga paneeli vahele üsna koleda tühiku. Lõpuks printisin ümbritseva hajuti 3D -vormingus, kuna see võimaldas mul luua kuue LED -PCB jaoks kena õmblusteta ümbrise. See võimaldas mul ka oluliselt vähendada hajuti paksust, mis tagab palju teravama ekraani.

Sisemiselt hoitakse kuus LED -trükkplaati koos 3D -prinditud skeleti abil. See skelett läheb kuvari trükkplaatide erinevatesse M3 aukudesse, hoides neid kena kuusnurkse mustriga.

3D -trükitud skeletil on ka augud, mis võimaldavad juhtplaadi paigaldada ülemise laserlõikepaneeli lähedale, võimaldades lülitile ligipääsu ja valgussensorile ümbritseva valguse taseme hea lugemise.

Kui plaadid on karkassi ja hajuti vahel, saan plaate lihtsalt kokku jootma, voolutades jootet trükkplaadi ühendusplaatide vahel. Alustuseks lisan kõige kaugemale padjale jootet ja seejärel pööran valgust selle serval, et gravitatsioon saaks aidata jootet külgnevale padjale voolata. Korrake seda kolme ühenduse jaoks ja seejärel liikuge järgmise plaadi ühendamise juurde. PCB -de kuuendal ühendamisel ühendan ainult toite- ja maandusrööpad, jättes andmesideühenduse ühendamata. See annab igale plaadile kaks ümmarguse voolu teed, et koguda nende võimsust sarnaselt rõngaspea tööle teie maja sisemises vooluvõrgus.

3D -printerit kasutavad ka mõned vahetükid, mis võimaldavad ülemist ja alumist laserlõikepaneeli kenasti paigal hoida.

3D -printerifailid on loodud Sketchupi abil ja allikas on lisatud.

Samm: laserlõikamine ülalt ja alt

Laserlõigatud osad on väga lihtsad kuusnurkse kujuga augud kinnituspoltide jaoks õiges kohas.

Ülemisel paneelil on väike ava valgusanduri jaoks ja teine suurem auk lükkelüliti jaoks. Kuigi alumisel paneelil on auk USB toitekaabli jaoks ja kaks väikest auku, mis võimaldavad kasutada sidumisriba kaabli pingete leevendamiseks.

Nende osade joonised sisalduvad eelmises etapis Sketchup -failis.

Samm: püsivara

Valisin oma peamiseks mikrokontrolleriks seadme PIC24FJ256GA702, kuna see töötab oma sisemist ostsillaatorit kasutades üsna kiiresti (kuni 32 MHz) ning sellel on palju vaba programmi mälu ja RAM -i, et luua toredaid animatsioone.

Püsivara arendamiseks kasutasin Flowcode'i, kuna see võimaldas mul koodi simuleerida ja siluda. Flowcode on tasuta saadaval täielikult lukustamata 30 päeva jooksul ja pärast seda saate osta või lihtsalt uuesti prooviversioonile registreeruda. Sellel on ka tore veebikogukond, kes on valmis sisse logima ja aitama, kui peaksin teel olles vastu seina lööma. Kui te ütlete, et kogu tarkvara saab teha Arduino IDE või muu sarnase abil, kaotate lihtsalt simuleerimise võimaluse.

Kasutasin PICkit 3, et programmeerida oma juhtplaadi pardal olev PIC. Seda saab integreerida Flowcode'i, nii et see kompileerib ja programmeerib PICkiti kaudu ühe hiireklõpsuga, sarnaselt Arduino allalaadimisnupule.

Minu valitud mikrokontrolleril ei olnud pardal olevat EEPROM-i, mis oli esialgu probleem, kuna soovisin salvestada praegu valitud animatsioonirežiimi. Siiski oli sellel kasutaja programmeeritav välkmälu ja seega suutsin selle funktsionaalsuse ringteel saavutada.

Lisatud on minu loodud Flowcode programm. Atribuutide aken võimaldab teil valida kasutatava ekraaniplaadi suuruse. st 4x4 või 8x8 ja see seab hulga parameetreid, näiteks LED -ide arvu jne, mis seejärel käivitavad erinevaid animatsioone, nii et ühte programmi saab kasutada mõlema kuvasuurusega.

Valgusti kasutajaliides on üsna lihtne. Vajutage lülitit alla kolme sekundi ja valgus lülitub järgmisele režiimile. Enne iga režiimi käivitamist kuvatakse režiimide indeks igal LED -paneelil. Vajutage lülitit rohkem kui kolm sekundit ja tuli kustub. Lüliti edasine vajutamine lülitab valguse uuesti sisse ja tagasi eelmisele valitud režiimile. Valguse toite kadumine toob kaasa selle, et valgus jätkab toite taastamisel oma praegust tööd, sealhulgas sisse/välja.

Siin on erinevad animatsioonirežiimid, mida valgus saab praeguse püsivaraga teha.

1. Värviplekk - segatud värvid rõngastes
2. Elumäng - eluvormipõhine simulatsioon
3. Ketrusmustrid - 2, 3 või 4 värvi animeeritud mustrid
4. Lainegeneraator - värvilised siinuslained
5. Fikseeritud värv - kuus üksikut värvi pöörlevat paneeli
6. Varjund - animeeritud paneelivärvid Kõik/individuaalsed
7. Majakas - pöörlev ühepaneel
8. Sõrmused - animeeritud horisontaalsed rõngad
9. Tuli - animeeritud tuleefekt
10. Vihm - Animeeritud värvilise vihma efekt
11. Ilutulestik - Animeeritud värvilise ilutulestiku efekt
12. Käiguvahetus - animeeritud kerimisefekt
13. Snake - Animeeritud retro madude lahingud
14. Maod - Animeeritud pöörlevad maod
15. Juhuslik - režiimid 1 kuni 14 aeglase üleminekuga (umbes 60 sekundit)
16. Juhuslik - režiimid 1 kuni 14, kiire üleminekuga (umbes 30 sekundit)

Igal režiimil on üks või mitu randomiseeritud elementi, sealhulgas animatsiooni kiirus ja muud parameetrid. Mõnel režiimil on ka juhuslikke elemente, mis võivad aja jooksul triivida või muutuda, võimaldades dünaamilisemaid animatsioone. Näiteks tulekahjus on juhuslikult valitud kütusekogus, mida lisatakse igale tsüklile. Sellel kogusel on fikseeritud ülemine ja alumine piir. Aja jooksul võivad need piirid suureneda või väheneda, võimaldades tulekahju intensiivsusel ekraani täita või vajuda vaid alumistesse pikslitesse.

6. samm: ühenduvus

Juhtpaneel ühendatakse toiteallikaga USB A -kaabli või alalisvoolu pistikupesa kaabli abil, mida mõlemat saab osta väga madalate hindadega sellistelt saitidelt nagu eBay.

Juhtpaneel on ühendatud kuvari ühendamata pistikupessa, kasutades ligipääsetavat servapistikut ja tavalist 3-suunalist servopaela.

Seejärel hoitakse ülemist ja alumist laserlõikeplaati M3 pannipea poltide ja M3 keermestatud vaherõngastega.

Tulevased uuendused

Võimalus lisada juhtpaneelile Bluetooth ja WIFI võimaldab tulevikus täiendusi, näiteks animatsioonivärskendusi ja arukat integreerimist selliste asjadega nagu Amazon Alexa veebiteenuste, näiteks ITTT kaudu. See on asi, mida ma praegu uurin.

Oleks tore, kui saaksite lambi värvi, animatsioonirežiimi või isegi tekstisõnumi kuvada, rääkides lihtsalt oma nutika assistendiga.

Tänan, et vaatasite minu ehitust ja loodan, et olen inspireerinud teid minu jälgedes käima või midagi sarnast looma.

Võistluse Make it Glow teine koht