"Charlotte'i veebi" stiilis LED -filamentkell: 10 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Alates sellest ajast, kui ma esimest korda nägin LED-hõõglampe, olen ma mõelnud, et hõõgniidid peavad millekski head olema, kuid mul kulus kohaliku elektroonikaosade poe sulgemiseni, kuni ostsin mõned pirnid puruks neid ja vaata, mida saaksin hõõgniitidega teha.

Ei läinud kaua aega, kui otsustati, et nad teevad huvitava kella ja et lõbutseda oleks, kui hõljuda segmente õhus, mida riputavad ainult nende toitejuhtmed.

Osaliselt selle ehitamisel sain aru, et see meenutab veidralt ämblikuvõrke koos raamatusse "Charlotte's Web" sisse kirjutamisega

Pidage meeles, et sellel seadmel on tühjal metallraamil 80 V. Kuid isoleeriva alalisvoolu-alalisvoolu muunduri ja toiteallika kasutamine tähendab, et raami on võimalik puudutada ja mitte šokki saada. Või vähemalt mina pole seda teinud.

Samm: nõutavad osad

Minu katsed näitasid, et LED -id vajavad süttimiseks umbes 55 volti ja helendavad täisvõimsusel umbes 100 V. Kasutamisel on need paigutatud seeriapaaridena 230V / 240V turgudele ja puhas paralleel 110V turgudele. Lambi korgis on mingi kontroller, kuid otsustasin seda mitte uuesti kasutada, kuna soovisin, et hõõgniidid helendaksid palju vähem eredalt. Täielikult heledat LED-kella oleks valus lugeda. 7-segmendiline kuvarikell vajab 27 juhtjoont ja esialgu kavatsesin kasutada Arduino Megat. Kui aga arutada 100 V (või nii) voolu juhtimist LED -ide kaudu mikrokontrolleriga sõltumatul IRC -kanalil, öeldi mulle vaakumfluorestsentskuvarite jaoks mõeldud DS8880 draiverikiipide olemasolust. Need sobivad ideaalselt tööks, kuna võtavad 4 bitti BCD sisendandmeid iga numbri kohta ja teisendavad 7 segmendi ajamissignaaliks, millel on sisseehitatud ja muutuva voolu juhtimine kuni 1,5 mA. Testimine näitas, et 1,5 mA oli selle rakenduse jaoks ideaalne. Langemine 7 bitilt 4 bitile numbri kohta tähendas ka seda, et saaksin juhtimiseks kasutada Arduino Nano või Uno, kuna vaja on ainult 13 juhtjoont. (2 x 4 bitti 0-9 kanalit, 1 x 3-bitine 0-7 kanal ja 1 x 2-bitine 0-3 kanal)

Otsustasin kasutada MSF 60kHz raadiosignaali, et Arduino kellaaega teada saada. Olen seda varemgi mõnevõrra edukalt kasutanud, kasutades riiulite vastuvõtumooduleid, millest üks oli mul käepärast. Siiski tundub, et neid on praegu raskem leida, seega võib WiFi -mooduli kasutamine olla lihtsam, kui kellelgi tekib soov sellest kellast oma versioon luua.

Katsetamise käigus avastasin, et minu kõigi Arduino Nanode kellabaas tundus olevat kehv, ootasin tunde, kuni need sünkroonivad, seejärel proovisin meeleheites vana Duemilanove'i ühendada ja see sünkrooniti esimesel minutil ning harjusin ära.

Hõõgniitide juhtimiseks vajaliku 80 V tekitamiseks kasutasin alalisvoolu -alalisvoolu muundurit. Saadaval on palju neid, mis töötavad 12 V pingest. Arduino saab toiteallikaks 12 V ja loob selle loogikast käepärase 5 V toiteallika. Aga ma unustasin selle fakti ja ostsin kalli 5 V sisendiga. See võib siiski olla hea valik, see tähendab, et programmeerimise ajal töötab kell ka USB -lt ja kallis muundur sisaldab 5 kV isoleeritud väljundeid. (mis tähendab, et 80 V raam hõljub, vähendades oluliselt löögiohtu)

LEDid on eBays saadaval, pirnide lõikamiseks pole vaja neid purustada.

Ostunimekiri:

Isevoolav vasktraat. 34 SWG (31 AWG / 0,22 mm) töötab.

Arduino

4 x DS8880 VFD draiverit

Vähemalt 28 LED -hõõgniiti (kuid need purunevad kergesti, seega hankige vähemalt 25% varuosi)

DC-DC-muundur

47µF 5V kondensaator

4.7nF 100V kondensaator

Raami materjal (kasutasin 3 mm x 3 mm x 0,5 U-sektsiooni messingut)

Mingi alus

Tsüanoakrülaatliim

Alalisvoolu sisendpesa (või paneelile paigaldatud USB)

60 kHz (või sarnane) vastuvõtja moodul ja antenn.

7-kontaktiga isasega päise korpused (ja sobivad pressklemmid)

2. samm: puurige raami materjal

Raam on valmistatud 1 m pikkusest 3 mm messingist U-sektsioonist (seina paksus 0,5 mm) ja see ei soovita midagi kergemat.

LED-e juhivad madala külje lülitid. See tähendab, et iga valgusdiood on anoodil ühendatud 80 V pingega juhtiva raami külge ja seejärel viib isoleeritud juhe läbi raami juhtimisseadmetesse.

Raam on vaja juhtmete jaoks puurida. Otsustasin puurida augud tavalise 10 mm sammuga ja tegin vahekauguse seadistamiseks väikese juhiku. Allosas olev soon hoiab raamikanalit ja tihvt (fotol kuuskantvõti) indekseerib olemasolevat auku ja võimaldab valitud vahekaugusel veel kahte puurida.

Puurimisseade toimib ka painutusseadmena. Sellel on soon, mis takistab U-kanali levimist painutamise ajal.

Kasutasin 1 mm auke, kuid väiksemad oleksid ilmselt paremad olnud, lihtsustades liimimist.

3. samm: painutage raami

Prindisin malli välisraami ja LED -i positsioneerimise jaoks. See kleepiti töölauale ja seejärel painutasin messingist raami hoolikalt, et see sobiks.

Kurvid, mille U pool oli avatud väljapoole, olid lihtsad, kuid sisekõverusi oli võimatu ilma kanalit purustamata teha, kuni ma materjali lõõmutiga lõõmutasin. Pärast lõõmutamist vajas see veidi sirgendamist, seega on kõige parem lõõmutada ainult need bitid, mis seda tegelikult vajavad. Soojendage lihtsalt põletiga, kuni see helendab tuhmilt ega kuumene. Liiga kaugele minnes ja selle sulatamisel poleks kasu.

Üks kord raami kujundamiseks kleepiti see malli külge.

Malli leiate PDF -failina siit. Kui printida 1: 1 skaalal (sobib A3 paberile), on perimeetri pikkus täpselt 1 m, mis sobib materjali pikkusega.

Samm: ühendage valgusdioodid sisse

Kõigepealt tehke kindlaks, milline LED -i ots on anood (ühendatakse positiivse pingega). Minu LED -idel oli seda tähistanud väike auk plastkatte otsa lähedal.

Kõik need otsad vajavad jootmist raamile joodetud juhtmete külge. Ma ei ole oma juhtmestikuga täiesti rahul, nii et ma keeldun igasugustest ettepanekutest. Torgake juhtmed läbi valitud augu, tõmmake mõnevõrra pingule ja jootke oma kohale. Seejärel lõigake ülejääk ära. Kasutasin oma Veropeni traadi jaoturina ja hoidjana, osaliselt seetõttu, et see oli õiget tüüpi isolatsioon (tüüp, mida saab ilma koorimiseta läbi joota, tuntud kui "isevoolav")

Seejärel võite alustada numbrite kogumist, kinnitades lüliti (katoodi) juhtmed tsüanoakrülaatliimiga kohas, kus need läbivad raami augud. Veenduge, et jätate piisavalt pikkust, et ring ümber raami ja aluse / juhtkasti sisse.

Ümarate nurkade saamiseks saate juhtmeid üksteisest toetada ja vältida juhtmete möödumist numbrite ees. Jootke need, kui need on toitejuhtmed, liimige need, kui vahetate juhtmeid. Numbrite nurgad näevad välja nii, et juhtmed peavad kokku puutuma, kuid vajadusel on neid lihtne üksteisest eraldada.

Samm: valmistage alus ja raamjalad

Ma tegin tammepõhja ja mehaaniliselt töödeldi oma CNC -treipingi raami jaoks messingist jalad. Kuid mis tahes kast sobiks ja raami 3D-prinditud jalad töötaksid hästi, olen kindel.

Jalad hoitakse M5 -kruvidega all, raamitud avades, mis on raami keskaugust eemal. Kruvid sobivad alusesse töödeldud piludesse. Juhtmed läbivad samu pilusid. Pilud võimaldavad reguleerida jalgade vahekaugust juhtmete pinge seadmiseks (teatud määral).

Ühel kruvil on lisaks aas ja traat, mis toidab messingraami +80 V toitega.

Antenniklambri ja trükkplaadi kinnituse STL -failid on minu Githubis.

6. samm: valmistage ja katsetage kontrollplaat

Kontroll -trükkplaadi valmistamise vahendeid on käsitletud eelmises juhendis.

Ma ei töötanud skeemi järgi, vaid mõtlesin selle välja. Kuid pärast seda tegin skeemi.

PDF -vorming või KiCAD

Sellel skeemil võivad puududa mõned vead, mille Arduino visand on ümmarguseks kodeerinud, ning võib esineda lisavigu, mis tegelikul kellal puuduvad.

Olulised punktid, mida tuleb meeles pidada, on see, et alalisvoolu-alalisvoolu muundur tuleks ühendada Arduino V-sisendiga ja loogiline toide ja raadiovastuvõtja tuleks ühendada reguleeritud 5 V-ga. See tähendab, et Arduino ja muundur võivad töötada mis tahes toiteallikast kuni 12 V ja loogika näeb endiselt ainult reguleeritud 5 V pinget.

Samm: paigaldage numbrid alusele ja sorteerige kõik juhtmed

Kui juhtmed on ajutiselt kanalisse kinnitatud väikeste teibitükkidega, saab paljud kiud juhtida alusele. Kasutasin reguleeritavat kiirendusmuundurit, et välja selgitada, milline traat oli. Seadsin selle kõigepealt pingele, mis valgustaks lihtsalt lahtise LED -hõõgniidi, seejärel torkasin positiivse väljundi läbi raami augu. Seejärel puudutades emailitud vasktraadi otsa lõigatud otsa muunduri negatiivsele toitejuhtmele, nägin, millisele segmendile iga LED vastab. Seejärel kruvisin traadi tihvtiks ja lõikasin osaliselt pistiku sisse.

Klemmid ei juhi pärast pressimist, need tuleb ka joodetud emailiga isolatsioonist läbi murda. Pärast jootmist lükati tihvtid koju.

Samm: välgutage Arduino

Arduino visandi leiate siit.

github.com/andypugh/LEDClock

On kaks visandit, üks kella käivitamiseks ja teine, mis lihtsalt läbib iga kanali numbreid 0 kuni 9.

See testvisand võimaldab teil välja selgitada, millised väljundtihvtides olevad päised tuleb vahetada ja kas mõni BCD andmerida tuleb vahetada. (Kui visandit vaadata, näete, et mul oli juhtmestike tõttu vaja vahetada paar kanalit, neid oli tarkvara abil lihtsam parandada).

9. samm: oodake pettumuses raadio sünkrooni

Raadiokell peab saama minutitäie andmeid. Arduino visand vilgutab kümnete tundide numbri keskriba sissetulevate raadioandmete kajastamiseks ja minutid näitavad, kui palju vaikimisi andmebitte on saabunud. Kui see jõuab 60 -ni, on andmed head ja aeg kuvatakse.

Täieliku avalikustamise vaimus on see simulatsioon. Tundus, et saan sünkroonida ainult siis, kui saan toite oma Maci USB-lt ja kui see asub kusagil fotogeenilises kohas. Reaalsete andmete puhul on ühe sekundi pikkused impulsid binaarse kodeerimiseks erineva pikkusega.

Seal on ka laisk element (see helendab, kuid tuhmim kui teised) LED ise on hea. Ma kardan draiveri kiibiga probleeme, kuid proovin kõigepealt emailitud vaske uuesti ühendada. (tegelikult jooksen ilmselt lihtsalt lisatraadi)

Samm: viimistlus

Juhtmeid saab kanalisse kinni hoida umbes 1,5 mm2 traadi eemaldatud isolatsiooni pikkusega. Kuid olge ettevaatlik, et mitte kahjustada õhukesi juhtmeid.

Vastutusest loobumine: ma ei väida, et olen esimene, kes mõtles välja idee kasutada neid filamente kella jaoks, kuid mõtlesin selle idee välja iseseisvalt. Sobivaid draivereid uurides leidsin selle 2015. aasta postituse, mis näitab samadest hõõgniitidest kella (kuigi tundub, et ta on paindlik, mis oleks olnud palju lihtsam).

Võib -olla olen esimene, kes neid toitejuhtmetel kosmosesse rippuma paneb, kuid ka mina ei viitsiks sellele panustada.