Lampă LED cu levitare: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Te-ai jucat vreodată cu magneți și ai încercat să-i faci să leviteze? Sunt sigur că mulți dintre noi avem și, deși ar putea părea posibil, dacă sunt așezați cu mare atenție, după un timp veți realiza că este de fapt imposibil de făcut. Acest lucru se datorează teoremei lui Earnshaw, care demonstrează că este imposibil să se leviteze un obiect doar cu materiale feromagnetice. Cu toate acestea, avem o soluție. În loc să folosim magneți, vom levita lampa folosind o iluzie numită tensegrity, făcând o lampă care pare că plutește!

Pasul 1: consumabile

Pentru a realiza această lampă, există o varietate de consumabile necesare:

Electronică:

• Placa Arduino Nano
• Sârme de jumper
• 24 LED Ring
• Baterie de 9V
• Conector baterie 9V

Consumabile decorative:

• Carton (sau lemn, dacă se utilizează tăierea cu laser)
• Linia de pescuit (oricare ar trebui să funcționeze și încercați să alegeți una cât mai transparentă posibil)

Alții:

• Bandă de cauciuc
• Pistol de lipit fierbinte
• Lipici fierbinți
• Echipamente de lipit
• Velcro

Pasul 2: Asamblați aparatele electronice

Mai întâi trebuie să asamblăm piesele electronice. Acest lucru este simplu și se poate face cu câțiva pași:

1. Lipiți conectorul bateriei de 9V pe placa Arduino Nano. Acest lucru poate fi puțin dificil, dar este o parte esențială pentru succesul proiectului, deoarece lipsa suficientă de energie furnizată plăcii îl va face să nu funcționeze corect. Conectați firul roșu la pinul VIN și conectați firul negru la unul dintre pinii GND de pe placă.
2. Lipiți pinii din spatele inelului cu LED-uri. Pe aceste 24 de inele cu LED-uri, există de obicei 4 locuri pentru lipire, dar în acest proiect vom folosi doar 3: DI, VCC și GND. Partea DO nu va fi utilizată în acest proiect. Lipiți-l cu firul îndreptat spre inel, deoarece exteriorul inelului va fi ascuns în spatele unei bucăți de hârtie, dar dacă firele jumperului sunt lipite în direcția greșită, acesta va ieși din lampă.
3. Conectați firele la Nano. DI trebuie conectat la pinul D5, VCC conectat la 5V și GND la GND, pe inelul LED și respectiv Arduino Nano.

Și ați terminat cu electronica!

Pasul 3: Sculptura Tensegrity

Pentru acest proiect, folosim tensegrity, care este un termen folosit pentru a descrie actul de a folosi tensiunea pentru a menține ceva în loc. Dacă doriți doar să creați sculptura, atunci puteți descărca fișierul Adobe Illustrator, realizat pentru tăierea cu laser, sau puteți privi fotografia și tăiați-o în carton.

Dacă doriți să înțelegeți cum funcționează acest lucru, continuați să citiți mai jos!

Această sculptură tensegrity folosește linia de pescuit pentru a face să pară mai degrabă un obiect care levitează. În fotografia adnotată, poziția fiecăreia dintre cele 6 linii este evidențiată, în culori separate. Cele mai lungi roșii sunt cele care împiedică vârful să cadă. Să le numim „liniile structurale”. Apoi avem liniile albastre, care sunt mult mai scurte decât cele roșii, ținând partea superioară în sus. Să le numim „liniile de levitație”.

În sculptura noastră de tensegritate, liniile de levitație sunt cele care susțin structura sus. Deoarece porțiunea de sus vrea să se deplaseze în jos din cauza gravitației, liniile de levitație trebuie să țină structura în sus. Când sunt atașate, sunt foarte tensionate, ținând partea superioară a structurii în sus. Există una dintre acestea pe două sau patru fețe ale sculpturii, chiar dacă, teoretic, una este suficientă pentru a susține structura.

Cu toate acestea, dacă ați încercat să atașați doar liniile de levitație, veți observa că se prăbușește cu ușurință. Acest lucru se datorează faptului că partea de sus este atașată de doar două puncte, ceea ce nu este suficient pentru a oferi o structură stabilă. Imaginați-vă un balansoar. Este atașat de o singură linie, permițându-i să se miște liber. În cazul nostru, avem porțiunea superioară atașată de două puncte, iar două puncte formează o linie, astfel încât vârful sculpturii noastre de tensegritate, cu doar liniile de levitație, este doar un balansoar.

Aici intră să se joace liniile structurale. Aceste linii sunt, de asemenea, tensionate și țin structura în poziție. Dacă partea superioară a structurii se înclină în orice direcție, liniile structurale din cealaltă direcție vor menține structura în poziție, determinând structura să devină stabilă.

Chiar dacă pare a fi magie, există de fapt o mulțime de motive în spatele întregii sculpturi!

Pasul 4: Asamblarea structurii

Acum este timpul să asamblați structura pentru a fixa lampa la ea. Această parte este relativ ușoară:

1. Găsiți piesele de bază. Ele sunt întotdeauna cele mai mari pătrate.
2. Puneți piesele de „braț”. Asigurați-vă că toate sunt orientate în aceeași direcție atunci când sunt privite din partea lor. Acest lucru asigură că structura tensegrity va putea fi asamblată conform intenției.
3. Puneți una dintre piesele laterale. Acest lucru ne permite să fim siguri că piesa de braț nu este împinsă prea mult în timp ce o lipim și ne asigură că întreaga bază a structurii poate fi aliniată.
4. Asamblați restul structurii. Piesele ar trebui să cadă exact la locul lor și, cu unele lipiri, veți ajunge la ceea ce este prezentat mai sus.

După ce ați făcut acest lucru, este timpul să conectați liniile de pescuit la structuri.

1. Folosind lipici fierbinți, lipiți patru bucăți de linie de pescuit pe fiecare dintre colțurile uneia dintre porțiunile structurii. Asigurați-vă că toate au aceeași lungime.
2. Lipiți linia de pescuit în colțurile corespunzătoare de pe cealaltă structură. Mi s-a părut mai ușor să lipesc dacă întreaga structură era așezată, așa că nu ar trebui să o țin în sus cu mâinile.
3. Lipiți „liniile de levitație” la locul lor. Împingeți porțiunile superioare și inferioare cât mai departe posibil, după ce lipiciul s-a răcit și lipiți ultimele două linii de pescuit între ele, conectând brațele structurii.

Dacă ați ajuns până aici, atunci treabă bună! Ai făcut cea mai mare parte a muncii deja:)

Acum trebuie să montăm lampa. Această parte este foarte ușoară:

1. Lipiți inelul LED pe bucata circulară de „roată” cu cele două găuri din mijloc. Asigurați-vă că suportul din plastic pentru firele jumperului este complet în interiorul cercului exterior.
2. Lipiți împreună cele două bucăți circulare. Lipiți prima piesă „roată” cu cerc complet cu două găuri în mijloc. Acestea fac partea superioară a lămpii noastre care levitează.
3. Legați bateria de ultima piesă dreptunghiulară. Această piesă are o gaură făcută pentru bateria de 9V și legați-o, împreună cu placa Arduino Nano, cu benzi de cauciuc. Nu uitați să nu folosiți lipici aici: bateria va muri în cele din urmă și nu veți avea nimic de folosit!
4. Luați o bucată de hârtie B5 și lipiți-o în jurul marginii lămpii. Acest lucru funcționează ca o umbră de lampă și, de asemenea, va împiedica spectatorii să vadă placa și bateria din lampă.
5. Puteți avea ceva agățat de fundul lămpii. În câteva dintre fotografiile mele, am încercat să folosesc bucăți de paie scurte, tăiate pentru a crea un efect de candelabru, dar ulterior l-am scos pentru că era în calea fotografiilor mele. Poți fi creativ cu ceea ce pui aici!
6. Lipiți partea superioară a lămpii pe ultima piesă de roată. Asigurați-vă, din nou, că toate bucățile de linie de pescuit au aceeași lungime.
7. Lipiți velcro în partea superioară a celei de-a doua roți și în partea inferioară a porțiunii superioare a structurii. Aceasta va menține lampa în poziție în timp ce levitează. Utilizarea velcro vă permite să o dați jos și să-i dați o baterie nouă atunci când aveți nevoie de ea.

Pasul 5: Codificare

Iată acum partea distractivă: codificarea a ceea ce doriți să arate lampa! Am folosit o lumină RGB rotativă aici, dar nu ezitați să creați orice doriți și să fiți creativi cu ea!

Știu că am explicat fiecare parte a codului independent în ultimul meu instructable, dar de data aceasta am inclus toate explicațiile în comentarii în cod. În timp ce explorați codul, rețineți ce am creat: o lampă curcubeu rotativă. Dacă această explicație nu a fost suficient de bună (nu știu cum să o explic altfel), puteți privi întotdeauna înapoi la videoclipul inclus la început. Puteți vedea codul de mai jos sau îl puteți descărca de pe linkul site-ului Arduino Create de mai jos!

Arduino Creați link

(De asemenea, dacă mulți oameni îmi cer să explic codul mai detaliat, poate voi face ceva în legătură cu asta …)

Levitating_Lamp.ino

#include// includeți biblioteca pentru a utiliza inelul LED

# definePIN5 // pinul la care este conectat inelul LED

# defineNumPixels24 // numărul de pixeli din inel. există inele cu 8 LED-uri sau puteți folosi o bandă LED cu Neopixels. Nu uitați să specificați câte LED-uri aveți!

Adafruit_NeoPixel pixeli (NumPixeli, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // declarați obiectul luminos numit pixeli. Codul se va referi la inelul LED ca acesta.

# defineDELAYVAL20 // aceasta decide cât timp ar trebui să aștepte placa înainte ca luminile să fie rotite. Dacă faceți acest lucru mai mic, atunci culorile curcubeului se vor roti și mai repede.

int r [NumPixeli]; // aceasta este valoarea roșie pentru toate LED-urile

int g [NumPixeli]; // aceasta este valoarea verde pentru toate LED-urile

int b [NumPixeli]; // aceasta este valoarea albastră pentru toate LED-urile

constint diff = 31; // aceasta setează valoarea luminozității. Numărul maxim este 31, dar orice număr x unde 0 <x <32 va funcționa.

/////// Setați poziția inițială a luminilor ////////

voidsetLights () {

int R = 8 * dif, G = 0, B = 0; // poziția inițială a tuturor LED-urilor

for (int i = 0; i <8; i ++, R- = diff, G + = diff) {

r = R;

g = G;

b = 0;

}

for (int i = 0; i <8; i ++, G- = diff, B + = diff) {

g [i + 8] = G;

b [i + 8] = B;

r [i + 8] = 0;

}

for (int i = 0; i <8; i ++, B- = diff, R + = diff) {

r [i + 16] = R;

b [i + 16] = B;

g [i + 16] = 0;

}

}

/////// Finalizați setarea poziției inițiale a LED-urilor ////////

voidsetup () {

pixeli.begin (); // porniți obiectul pixeli

setLights (); // setați poziția inițială a LED-urilor

}

int idx = 0; // setați poziția inițială a rotației LED-urilor

voidloop () {

/////// setați culoarea fiecărui LED-uri ////////

for (int i = 0; i <numpixels; i ++) = "" {

pixels.setPixelColor (i, pixels. Color (r [(i + idx)% 24], g [(i + idx)% 24], b [(i + idx)% 24]));

pixels.show ();

}

/////// terminați setarea culorii LED-urilor ////////

întârziere (AMANARE); // așteptați DELAYVAL milisecunde

idx ++; // deplasați rotația LED-urilor cu unul

idx% = 24; // modificați valoarea cu 24. Aceasta restricționează valoarea idx la între 0 și 23, inclusiv

}

vizualizați rawLevitating_Lamp.ino găzduit cu ❤ de GitHub

Pasul 6: Finalizați

Acum este timpul să porniți lampa, să lipiți velcro de structură și să opriți luminile: este timpul de spectacol. Simțiți-vă liber să faceți orice schimbări doriți și să împărtășiți lumii ceea ce ați creat cu acest proiect!

Mult succes și continuă să explorezi!