Aadressitavad piimapudelid (LED -valgustus + Arduino): 12 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

Tehke PPE piimapudelitest nägusad LED -tuled ja kasutage nende juhtimiseks Arduino. See taaskasutab mitmeid asju, peamiselt piimapudeleid, ja kasutab väga vähe energiat: LED -id hajuvad ilmselt vähem kui 3 vatti, kuid on piisavalt heledad, et neid näha. Muu hulgas tahtsin näha, kas saaksin elektrooniline valgus tunneb end inimsõbralikumana kui enamik ja leitud pöörlevad kontrollerid on selleks hea viis. PPE piimapudelid on odav, kuid esteetiliselt meeldiv viis LED -valgustite hajutamiseks. Eriti kui leiad toredaid ümmargusi:) Objekti modifitseerimine LED -valgustusega ei ole mitte ainult keskkonnasõbralik, vaid ka palju lihtsam kui eluaseme nullist ehitamine. Kuna valgusdioodid on väikesed, saate need peaaegu kõikjale paigutada ja nad ei tooda palju soojust, kui need on laiali ja töötavad õigel pingel. See juhendab peamiselt füüsilist disaini ja tootmist ning ma olen eeldame, et teil on põhiteadmised elektrooniliste vooluahelate ja LED -valgustite loomisest. Kuna täpsed valgusdioodid ja toiteallikas, mida te kasutate, on tõenäoliselt erinevad, lähen ma oma vooluahela põhitõdedesse ainult spetsifikatsioonide osas. Püüan teile ka kasulikud ressursid juhtida ja selgitada rohkem Arduino mikrokontrolleri ja koodi kohta, mis käsib neil järjestikku töötada. Põhilise LED -valgustuse elektroonika on tõesti lihtne, sarnaselt põhikooli elektroonikaga, nii et ilmselt ei võtab kaua aega, kuni te üldse üles võtate.

Samm: tööriistad ja materjalid

Lampide ise valmistamiseks vajate: PPE piimapudeleid 3 mm läbipaistvast akrüülist 2 südamikuga elektrikaabli leht (või kõlaritraat sobib - see võib olla üsna kerge, kuna see võtab ainult umbes 12 V ja väga vähe voolu, sõltuvalt sellest, kuidas te disainite LED -idTakistidSolderHeat -kokkutõmbumistorud Vana trafo (ameeriklastele mõeldud tüügas), pluss pistikupesa+pistik. Punutud vasktraatTugev südamikukellTõmblukudTööriistad, mida vajate: samm 2) Erinevad pisikesed puurvardad Noorem rauasaag (olenevalt sellest, mida kasutate korpuses) Kruvikeerajad Juhtme eemaldusvahendid Külgmised lõikurid/Traatlõikurid Jootekolb Multimeeter Kolmas käsi (komponentide jootmiseks oluline) Jootetakk (kui päästate komponente teistest seadmetest) Krokodilliklambrid katsetamine/prototüüpide koostamine). Samuti võiksite neile teha mingisuguse eluaseme. Olen proovinud neid riputada mitmel viisil ja asunud painutatud PVC toru lõigule, mis ripub laest ja on kaablite jaoks puuritud aukudega. Proovisin neid ka lakke klammerdada. Samuti võite need riputada läbi lakke paigaldatud plaaditüki, torustiku või isegi teha oma lakke augud, et mahutada juhtmeid ja toita neid pööningult. 5. samm näitab ja räägib mõnest neist valikutest. Eespool on kõik, mida vajate, et teha mõned tuled, mis töötavad põhilise sisse/välja lülitiga. Täpsemate funktsioonide, näiteks pleekimise või sekveneerimise võimaldamiseks vajate ka hulgaliselt komponente, nagu transitorid ja mikrokontroller: Arduino miniMini USB -adapter ülalpool või FTDL USB -ühendusjuhtmik. allpool näidatud, kuid rohkem nende kohta ja kuidas nad 6. etapis koos töötavad. Samuti on olemas lülituskarbi ümbris, mis võib olla kõik, mis teile meeldib. Ma nägin Briti muuseumi Jaapani toas armsat ümmargust sakramendikarpi, kuid nad ei lubanud mul seda saada. Lõpuks kasutasin valget plastikust moo -kaardi kasti, sest see sobib teemaga nii hästi:) Sellise vooluahelaga on kõikvõimalikud asjad, millega saate arduinot sellega programmeerida. Mulle meeldib kineetiline valgustus, kuid leian, et vilkuvad jõulutuled jms on udused ja mehaanilised. Nende korrapärasus ja järjepidevus on külm ja ebasoovitav (heade jõuluvalgustite loomuliku sära loomine peab vaeva nägema). Ma ei taha midagi silmapaistvat (sõna otseses mõttes). Soovin tulede jaoks ühte analoogjuhtimisseadet, mis tundub väga inimkäitatav ja mis lihtsalt järgib nende sisselülitamist ja väljalülitamist. Selle kood koos mõnusa tundeketta ja esteetiliselt meeldiva alumiiniumnupuga teeb sellest meeldiva mänguasja.

2. samm: lõigake ja puurige Perspex

Esiteks lõikame piimapudelite korkide sisse mõned perspex -kettad, seejärel puurime augud, mille kaudu saame LED -id ja kaabli paigaldada. Aukude lõikuri kasutamisel puurige puidutükiks. Kui surute materjali lõikamise ajal sellise vastu, aitab see tagumist serva korras hoida. Okaspuu annab teile ka teada, kui olete kogu tee läbinud, sest tunnete, kuidas puur hammustab, kui see puitu jõuab. Kui teie kettad on valmis, tehke auk kõikidesse piimapudeli pealsetesse, et need sobiksid keskpunktiga augud perspexis. Samuti peate puurima augud juhtmestiku ja LED -ide jaoks valmis. See, mida te siin täpselt teete, sõltub sellest, millist toiteallikat kasutate ja milliseid vooluahelaid soovite sellega ühendada. Minu oma kasutab kolme valgusdioodi valguse kohta, mille paigutasin ühtlaselt ümber ketta. Iga LED -i jalgade läbimiseks vajate paari auke ja kahte auku, mis on piisavalt suured, et kaabli kaks kiudu läbi viia. (Vaata selgitavaid märkusi pildilt.) Ma ei kasutanud selleks malle ega midagi, vaid tegin seda silmaga, puuriga, mõne väikese jupi ja kannatlikkusega. Mõnikord on LED -jalgade jaoks kaks auku üksteisest liiga kaugel või üksteise lähedal, kuid seni, kuni olete ettevaatlik, võimaldab väike painutamine neid sobitada. Kui see pole veel mõistlik, ärge muretsege, järgmine samm peaks selle selgeks tegema.

Samm: paigaldage LED -id

Nüüd lükake LED -id läbi aukude, jälgides hoolikalt polaarsust. Põhimõtteliselt hakkame neid ahelaga ühendama, kusjuures üks negatiivne jalg ühel valgusdioodil ühendab järgmise positiivse jalaga. Kui palju te niimoodi ketistate, kui see üldse sõltub, sõltub teie kasutatava toiteallika pingest. Minu oma on 12v ja minu LED -ide edasipinge on 3,3, nii et kolme LED -i 9,9 volti on minu toite maksimaalne toime. Samuti vajavad nad takistit, et viia vooluahela kuni 12 V pingele. Kindlasti peaks teil igal pudelil olema takisti, sest kui te seda ei tee, põlevad LED -id läbi või vähemalt kuumenevad (ja helendavad). Proovisin seda varajase prototüübiga ja need läksid ilma takistuseta piisavalt kuumaks, et pudelikorgi PPE sulatada. Selle käepärase LED -kalkulaatori abil saate välja mõelda, mida oma vooluringiga teha: https://led.linear1 Selles etapis kuvatav ekraanipilt näitab täpselt neid väärtusi, millega ma töötasin, ja sellest tulenevat ahelat (takistid lisatakse järgmises etapis). Kui teie LED -id on aukudest läbi ja olete kindel, et polaarsus on õigesti, hakake juhtmeid kokku keerama, nagu on näidatud selle sammu piltide järjestuses. Kaabliaukudele lähimad juhtmed jäetakse keeramata, sest need joodetakse kaablile, mitte üksteisele. Jätkake seda kõigi nendega, veenduge, et ühendate ainult positiivse ja negatiivse, mitte pos-pos või neg-neg. Veendusin ka, et kõik need tuled oleksid järjepidevad. Neile alla vaadates läheb vool alati vasakule, seejärel päripäeva ümber LED -ide, mis on maandatud läbi vasaku ava.

Samm: jootekomponendid

Nüüd peame kõik oma kohale jootma. Esiteks jootke kõik oma keerutatud juhtmete paarid kokku ja seejärel eemaldage üleliigne. Seejärel keerake elektrikaabli ribapikkused ja keerake need läbi igasse plaati puuritud kaabliavade. Keerake kaablid ümber LED -juhtmete, pingestatud (pruun) läheb LED -stringi pika (positiivse) juhtme külge. Keerake vask juhtmete ümber, jootke see oma kohale ja eemaldage üleliigne plii. Kahekordistage kaabel läbi keskmise ava, seejärel libistage pudeli kork juhtmest alla ja üle plaadi. Teises otsas jootke positiivse kaabli külge õige väärtusega takisti (minu puhul 120 oomi). Teie kaablite pikkus sõltub sellest, kuidas te oma tulesid riputate. Nagu näete selle sammu viimasel pildil, otsustasin kasutada üsna lühikesi paindepikkusi, sest teadsin, et ühendan need pikema pikkusega ja valmistan korpused, mis varjavad liigeseid. Samuti on lihtsam töötada 12 lühema pikkusega, mitte 12 palju pikemaga.

Samm: lülitid ja korpused

Sel hetkel on teil tulede komplekt, mis on paigaldatud piimapudeli korkidesse ja mõeldud töötamiseks kindla toiteallikaga. Kui olete need sildistanud ja pestud, keeravad PPE -pudelid lihtsalt korkidesse tagasi ja toimivad kena välimusega hajutitena. Nüüd saate ühendada tuled lihtsa lülituskarbiga, nagu ma alguses tegin, või valida teha midagi keerukamat, näiteks juhtida neid sama toiteallikaga, aga ka mikrokontrolleriga, et nad saaksid huvitavamaid asju teha. Ajapiirangute tõttu on mul olnud need tuled prototüübina erinevates arenguetappides umbes 18 kuud, ja selle aja jooksul olen neid paigaldanud kahel erineval viisil kolme erineva lülituskarbiga. Samuti paigaldasin need mõnele paremale LED -ile, mis andsid veidi sinisema valguse ja millel olid hajutatud korpused. Selle asemel, et iga korduse iga sammu üksikasjalikult kirjeldada, olen sellesse valikusse lisanud pildimaterjali koos märkmetega, mis neid kõiki illustreerivad. selles juhendis käsitletakse uusimat (ja lahedamat) viisi, mille olen nende kasutamiseks valinud: paigaldatud plasttorusse ja juhitav individuaalselt.

6. samm: mikrokontroll, komponendid, puhastamine

Okei, suurepärane. Meil on praegu toimivad piimapudeli tuled. Kuid sisse-välja juhtimine pole eriti huvitav. Aga hämardamine ja järjestamine? Selleks vajame mikrokontrollerit ja ma kasutan Arduinot. Sellega töötamiseks vajame ka hunnikut komponente, millest osa puhastan ja taaskasutan vanast riistvarast. Kasutasin prototüüpimiseks standardset Arduino ja veendusin, et saan kodeerida seda, mida soovisin (olen endiselt väga palju algaja sellistes asjades): https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimilaJa ostsin ühe neist ja USB -adapteri, et minna tegelikku valgusesse: https://arduino.cc/en/ Kui te pole neist veel kuulnud, on Arduinos ilusad väikesed prototüüpimisplatvormid, mis võimaldavad teil odavalt alustada mikrokontrollerite tundmaõppimist. Ka programmeerimiskeel, mida neile öeldakse, mida teha, on üsna kättesaadav. Arduino veebisaidil on suurepärane viide ja Limor Friedmani hulga häid algaja taseme õpetusi: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/So I pean oma vooluringi ümber kujundama, keerukamaks, et mahutada arduino mini. Ma tahan, et see saaks neid sisse ja välja lülitada vastavalt pöörleva potentsiomeetri näidule, mis tähendab transistoride lisamist ahelasse, et arduino käivituks lülititena. Arduino töötab ka 5 V juures, nii et ma pean tootma reguleeritud 5 V toiteallikat oma olemasolevast 12 V toiteallikast, kui ma ei kasuta kahte seintüügast. LM317T sobib hästi; Kasutades sellega vaid mõnda takistit (üksikasjalikumalt hiljem) saan selle suruda arduino jaoks õige pinge välja. Siin on mõned viited LM317T kohta: Lisasin ka mõned fotod vanast võimendist, mille sain kohalikult turult 2 naela eest. Sellel on ilusad alumiiniumnupud, mis maksaksid tõenäoliselt rohkem kui 2 naela, ning terve koormus kenasid potentsiomeetreid ja järske lüliteid. Vanadest seadmetest puhastamine võib teile peaaegu midagi kinkida. Vaadake mõningaid näpunäiteid fotodelt.

Samm: transistori ahel

Ma ei saa lihtsalt arduino kaudu tulesid sisse lülitada, sest need töötavad 12v ja Arduino 5v. Transistorid võimaldavad mul kasutada väiksemat voolu, et lülitada sisse ja välja palju suurem, ilma Arduino praadimata. Kui ma tulede juhtmestiku eraldasin, märgistasin iga juhtme numbriga, teades, et tulen nende juurde tagasi Arduinoga mingil hetkel. Kuna ma kasutan NPN -transistore, mis lähevad vooluahela maasse, pean ma kõik need kaablid eraldama ja alustama +12 V ühendamist. Kasutades kõlaritraati, jäin kindlaks, et iga paari musta triibuga pool oleks pingestatud, samas kui tavaline oleks maa. Selliste tavade tegemine ja nendest kinnipidamine on oluline, et mitte hiljem ära eksida. Pärast kõigi juhtmete eraldamist nägin juhtmestiku toru ülaosas räsitud augu. Ma kavatsesin selle valge tihenduslindiga uuesti sulgeda, juhtmestik ja arduino sees, kuid see läks natuke valesti, nagu näete hiljem. Esimene asi oli testida oma vooluringi. Transistoril on kolm tihvti: kollektor, pingeväljund ja alus. Alus on see, millega Arduino räägib 1K takisti kaudu, kollektor võtab maandusühendusest voolu ja pinge läheb maandusse. Test töötab. Lisateavet transistoride kasutamise kohta Arduinosega leiate siit: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (pange tähele 1K takisti Arduino ja seal asuva baasnõela vahel) siin on ka transistoride praimer: https:// www.mayothi.com/transistors.htmlPõhimõtteliselt:

• Jootetakistid transistori aluse tihvtide külge
• Iga tule jaoks eraldi maandusühendus ja number, et saaksite neid arusaadavas järjekorras hoida.
• Ühendage kõik tulede pingestatud ühendused kokku, kui need on valmis, jätkab see üle kuumuse ei olnud korralikult isoleeritud). Ehitage ühendused +12v jaoks üheks ühenduseks.
• Jootke iga transistori kollektor iga valguse maandusühendusega, kuumutades ka seda.
• Kasutage lühikesi juhtmejuppe, et ühendada kõik transistorikiirgurid kokku, luues need üheks maandusühenduseks.

Järgmisena ühendatakse nad suhtlemiseks.

8. samm: sidekaablid

Katkestage ja eemaldage 12 kaablit, et joota transistoride aluste tihvtide takistite külge. Need on kaablid, mida arduino kasutab transistoridega rääkimiseks. Ärge unustage kuumsoojendust. Kui kaablid on paigas, jootke need tihvtide pistikupesadesse, et need sobiksid Arduino Mini tihvtide päistega. Transistoride vahetamiseks kasutasin 12 väljundpoldina tihvte 4 - 13 ning kontakte AD0 (14) ja AD1 (15). Arduino Mini pistiku leiate siit: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMini ette nähtud … minu oma tegi. Oeh. Kui pistikupesad on valmis, keerake need praegu toru otsast läbi ja ühendage varem ühendatud spiraal- ja maandusühendused. Kui teil on varupingede otsikud ümber, lihtsustavad need krokodilliklambrite kasutamist, et testida, kas kõik töötab endiselt. Võite öelda arduinole, et see määraks kogu aeg ühe tihvti kõrgeks, seejärel kasutage seda ühe juhtme abil, et puudutada kordamööda iga valguse tihvti.

9. samm: pinge reguleerimine

Kuna tuled töötavad 12 V toiteallikast, peab arduino jaoks olema pingeregulaator, mis langetab selle 5 V -ni. Sisestage LM317T, mis annab väljundpinge sõltuvalt takistitest, millega seda suurendate. Erinevus sisendi ja väljundi vahel on kuumuse tõttu, nii et mõnikord vajavad need IC-d radiaatorit. Siin on LM317 õpetus: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.htmland siin on mugav kalkulaator: https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/Kui olen leidnud õiged väärtused Arduino 5v rihma saamiseks, jootan, kuumutan ja testin. 5.07v tuleb välja, pole paha. Nüüd ma tean, et see töötab, võin selle jootma juhtmestiku põhipaketti, võttes 12 V, minnes maandusse ja omades kolmandat väljundit, mis läheb arduinole. Ma käivitan teise päise pistikupesa, pannes sellele 5v joone, mis vastab arduino 5 -voldisele. Ma ühendan ka arduino maa sama pistikupesaga. Peaaegu aeg seda testida.

10. samm: programmeerimine

Pean kõigepealt katsetamiseks kirjutama koodi ja selle Arduinole üles laadimiseks pean ühendama mõne leivaplaadi, et ühendada USB -adapter Arduino Mini -ga. Vaadake Arduino mini juhendit siit: https:// arduino. cc/et/Guide/ArduinoMinia ja USB -adapteri pistikupesa siit: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBA Pärast vilkuvate järjestuste proovimist koodiga jne selle juhendi lõpp. Pange tähele ka seda, kuidas krokodilliklambri testid lähevad jootmise käigus seda heledamaks. See on omamoodi rahuldust pakkuv ja ka seda väärt, et testida, kas iga tuli töötab endiselt igas etapis. Ainult lõpus testimine jätab teid müstiliseks ja ei tea, kust alustada, kui teil on probleeme.

Samm: kaabeldus ja lülituskast

Nüüd kontrollide kohta. Kuna ma tahan, et juhtnupud oleksid valgusest eraldi, vajan ma kaablit. Vooluahel vajab pingestatud ja maandusühendusi ning potentsiomeeter vajab kolme ühendust. Üks neist on otse -eetris Arduino'st, teine on ühendus analoogpinnaga, mida arduino kasutab potti lugemiseks. Teine on maa, nii et see tähendab, et mul on vaja ainult nelja südamikku valguse poole. Kuna mul pole nelja südamikuga kaablit, keeran kaks pikka kõlaritraati kokku. Mitte täiuslik, kuid mitte halb. Saate seda hõlpsalt teha, nagu on näidatud allolevatel fotodel, sidudes tõmblukuga kahe pikkusega kaabli otsad, pannes ühe otsa millegi piisavalt raske alla, et seda kinni hoida, ja seejärel punudes kaablid ise. Ma valmistan juhtkarbi tühi valge plastikust moo -kaardi karp, mis mul on olnud juba tükk aega. Osa komponente, näiteks toitepistikupesa, taaskasutatakse ka eelmistest projektidest. Otsakork ja mõned tõmblukud toimivad kaabli kergemas otsas pinge leevendajana. Ma hakkan poti kasti märgistama, seejärel seadistan kaablid valgusotsast üles ühendama. Kui eemaldate ühe paari, kuid mitte teist, kui need on põimitud, on nende tuvastamine lihtne. Üks eemaldatud läheb maapinnale lüliti karbis oleva potentsiomeetri abil, üks läheb +12v toitepistiku juurde. Ülejäänud kaks on signaalijuhtmed, mis on ühendatud teiste poti tihvtidega. Teises otsas läheb üks neist analoogpistikule, mille kood käsib arduinole lugeda ja üks kuni +5 v. Jällegi, kõik kuumenevad, kui need on paigas. Pildid peaksid teile paremini näitama, kuidas ma oma lülituskarbi tegin, mis läks peaaegu katastroofiliselt valesti. Proovisin seda kõigepealt liimida ja plastik tundub superliimile mitteläbilaskev … lõpuks sorteerisin selle, kasutades kasti sees paar kummipatja, seejärel panin paar PC -korpuse kruvi, kuigi kõik karbi kihid hoiti kinni need kokku ja hoidke pott paigal. Pistikupesa vajas ka tõmblukuga sidet, kuna mul polnud ühtegi mutrit, mis selle niidi külge sobiks.

12. samm: järjestikvalgus

Valmis! Tuleb veel fotosid ja videoid ning kood on lisatud allpool. Selgus, et juhtmestik oli liiga suur, et kõik torusse tagasi minna, mis on kahetsusväärne. See tähendab, et LM317 ja arduino jäävad toru ülaosast välja, sest see on nii palju juhtmeid ja komponente täis. Nende edasine purustamine hakkas käituma ebaühtlaselt, nii et ma jätan nad õue. Kuna see ripub lakke, kahtlen, et need on eriti märgatavad. Kuid ma oleksin tahtnud leida lahenduse, mis oleks kogu vooluringi mahutades hea väljanägemisega. Siiski pole vahet, see töötab nii, nagu ma tahan. Lihtne analoogjuhtimine tundub meeldivalt inimlik. Kas märkate koodis, et numbrid, millel asjad sisse ja välja lülitatakse, ei ole ühtlased? Selle põhjuseks on asjaolu, et minu kasutatav pott osutus pigem Logiks kui Lineaarseks, nii et künniste ühtlane jaotamine tõi kaasa kogu tegevuse kokkusurumise potti ühes otsas.

Esimene auhind Epilogi väljakutses