Arborele cu fibre optice LED RGB (aka Project Sparkle): 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Ți se pare cam prea plictisitoare? Doriți să adăugați un pic de strălucire? Citiți aici cum să luați un LED RGB, să adăugați niște fire din fibră optică și să îl străluciți!

Scopul de bază al Proiectului Sparkle este de a lua un LED super luminos, plus un cablu de fibră optică cu strălucire finală și de a-l conecta la un arduino pentru a crea un efect de iluminare frumos. Aceasta este o imitație a plăcilor / plafoanelor stelelor din fibră optică, dar montată pe verticală datorită faptului că nu pot să mă forez în tavanul meu și nu folosește un iluminator pre-fabricat pentru a aprinde firele din fibră optică. Deci într-adevăr este o modalitate de a obține efecte de fibră optică reci fără a investi în iluminatoare scumpe. Conectarea acestuia prin LED la un arduino adaugă, de asemenea, pentru orice tip de personalizare și rafinament de culoare! Cel mai bun din ambele lumi! Materiale: LED de 10W - 5 USD - eBay. ** Atenție, acest lucru este foarte luminos. NU priviți acest lucru direct când este activat. Lipiți-l sub o cutie pentru testare sau o altă acoperire adecvată ** Sârmă de strălucire cu capăt din fibră optică - ~ 25-30 USD - L-am cumpărat online de la TriNorthLighting. Cablul cu fibră optică este în general vândut de picior la diferite numere de fire din cablu. Cu cât sunt mai puține fire într-un cablu, cu atât este mai gros fiecare fir individual, ceea ce înseamnă un punct final mai luminos în general. Verificați această pagină pentru o diagramă la îndemână cu privire la numărul cablului în funcție de lățime. Sursă de alimentare de 12V, 2Amp - ~ 10 USD - Am avut una culcată. Materiale secrete: Cele mai multe dintre aceste piese sunt lucruri pe care oamenii le vor avea în jur și pot fi refolosite pentru alte proiecte Arduino - 25-30 USD - Am folosit un panou Arduino Uno R3 - ~ Fier de lipit de 5 dolari - Oriunde de la 10 dolari la o componentă mai mare a circuitului - fiecare costă doar câțiva cenți, problema mai dificilă este probabil de unde să le obțineți în zilele noastre Sârmă, decojitoare de sârmă, freze etc. Tulle - 5 dolari - cumpărate de la o ambarcațiune magazin. Este materialul pe care l-am folosit pentru a țese firele de fibră optică pe perete

Pasul 1: Prezentare generală a componentelor circuitului

În afară de firul de bază (și LED-ul) circuitul nostru are două componente principale: tranzistoare și rezistențe. Tranzistoare Deci avem un LED de 10W, cablu de alimentare și arduino. Scopul este să conectați LED-ul la panoul de măsurare și să atașați arduino-ul la aceeași panou de calcul, astfel încât arduino să poată emite o valoare și LED-ul să se aprindă la o anumită luminozitate (corespunzătoare valorii arduino-ului emis). Problema este că arduino poate furniza doar 5V, dar LED-ul nostru are nevoie de 12V (notă: acest lucru se poate schimba în funcție de LED-ul de alimentare pe care îl utilizați). Aici intervine sursa de alimentare. "Cum vom conecta vreodată arduino, LED și sursa de alimentare împreună ?!" s-ar putea să întrebi. Răspunsul este magic. Magia TRANSISTORILOR! Simplist, un tranzistor este un amplificator sau un comutator. În acest caz, îl folosim ca un comutator. Va fi conectat la un pin la arduino, un alt pin la sursa de alimentare și un al treilea la LED. Când arduino trimite un curent peste un anumit prag, tranzistorul se va „aprinde” și va lăsa tensiunea de alimentare să treacă prin el, aprinzând LED-ul. Când nu există suficient curent de la arduino, tranzistorul nu va lăsa sursa de alimentare să treacă prin el și LED-ul va fi stins. Tipul de comutare al tranzistorului este cunoscut sub numele de tranzistor de comutare sau de joncțiune. Există multe tipuri diferite disponibile, care au proprietăți diferite, cum ar fi tensiunea necesară pe pinii săi, câștigul etc. Îi încurajez pe oricine este interesat să citească mai multe despre tranzistoare pentru a înțelege mult mai bine acestea. LED-ul de 10W are patru pini în total, pe o parte a solului și pe cealaltă parte un pini pentru fiecare culoare. Dacă dorim să putem controla fiecare culoare separat (pentru a putea afișa orice combinație de culori RGB), fiecare culoare trebuie să aibă propriul tranzistor, deci avem nevoie de trei tranzistori în total. Mai multe detalii despre tranzistoarele folosite vor fi la pasul următor. Rezistoare Acum că am aflat cum să pornim LED-ul, există o altă problemă. Toată această putere nu este neapărat un lucru bun! Nu vrem să scurtăm LED-ul, așa că trebuie adăugate rezistențe la acesta. Dintre cei patru pini de pe LED, pinul de masă nu are nevoie de rezistență, deoarece este doar la sol. Dar cele trei pini de culoare vor avea nevoie de cel puțin un rezistor și, din moment ce culorile diferite trag tensiuni diferite, nu sunt neapărat aceleași rezistențe. „Cum vom descoperi vreodată aceste valori ?!” s-ar putea să întrebi. Ei bine, răspunsul este MAGIC. Magia MATEMATICII! (citiți mai departe merită, vă promit …)

Pasul 2: Calculul componentelor circuitului

Tipul tranzistoarelor Așa cum am spus în pasul anterior, tranzistoarele utilizate aici sunt de varietate de comutare. Ce tip specific de tranzistor este necesar într-un circuit depinde de ceea ce necesită circuitul, dar în acest circuit este adecvat un tranzistor 2N2219. Rețineți, puteți utiliza un alt tranzistor decât 2N2219, atâta timp cât acesta are specificațiile corecte pentru circuitul la care lucrați. (Tranzistorul mai comun 2N2222 ar trebui să fie, de asemenea, potrivit) În funcție de tipul tranzistorului, cei trei pini de pe tranzistor vor fi fie „emițător, bază, colector”, fie „poartă, sursă, golire”. Tipul 2N2219 este primul. Există multe tipuri de corpuri de tranzistoare, așa că, pentru a determina care pin corespunde emițătorului, bazei și colectorului, va fi timpul să consultați fișa tehnică! Tranzistorul are nevoie și de două rezistențe. Se conectează baza tranzistorului la arduino - aceasta poate fi orice valoare, în general în jur de 1kΩ. Acesta este utilizat astfel încât orice curent fals din arduino să nu provoace declanșarea tranzistorului și să aprindă accidental lumina. Al doilea rezistor necesar conectează baza la masă și are, în general, o valoare mare, cum ar fi tipurile de rezistențe 10kΩ. Pentru a conecta sursa de alimentare la LED, trebuie să folosim unele rezistențe. Fiecare culoare de pe LED are o intrare de tensiune necesară diferită. Valorile specifice depind de LED-ul dvs. utilizat, dar pentru un LED standard de 10W, acestea vor fi probabil în intervalul corect: Roșu - 6-8 V Verde - 9-12 V Albastru - 9-11 V Curent necesar LED-ului: 3 milliAmps (mA) Tensiunea de alimentare: 12 V Deci situația este: folosim o sursă de alimentare de 12 V pentru a alimenta LED-ul și fiecare culoare ar trebui să primească o tensiune mai mică decât aceasta. Trebuie să folosim rezistențe pentru a reduce tensiunea pe care o vede de fapt fiecare culoare de pe LED. Pentru a determina valoarea rezistenței necesare este timpul să consultați legea lui Ohm. De exemplu pentru culoarea roșie: Tensiune = Curent * Rezistență…. Rescrieți la rezistență = tensiune (cădere) / rezistență la curent = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (valoarea de 4 V este de la 12 V (sursă de alimentare) - maximul domeniului roșu (8 V)). În funcție de tipul de rezistor (adică dimensiunea sa), o anumită cantitate de energie poate fi disipată de acesta. Dacă folosim rezistențe care nu pot disipa suficientă putere, le vom arde. Formula pentru a calcula puterea pe rezistor vine din legea lui Ohm: este puterea = tensiunea * curent. Putere = 4V * 0,3 A = 1,2 W Aceasta înseamnă că avem nevoie de un rezistor de 13,3Ω, 1,2 W (cel puțin) pentru a ne asigura că LED-ul nostru este sigur. Problema este că cele mai comune rezistențe vin în 1/4 W sau mai puțin. Ce sa fac?! Folosind magia configurării rezistențelor în paralel, putem rezolva problema. Prin combinarea a patru rezistențe (1/4 W) în paralel, disiparea totală a puterii se ridică la 1 W. (În mod ideal, am adăuga cinci rezistențe în paralel, dar din moment ce 1,2 W vor fi văzute numai atunci când sunt aprinse la maxim și gen folosim puțin mai puțin). Adăugarea rezistențelor în paralel face ca rezistența lor să scadă proporțional (adică dacă combinăm patru rezistențe de 13,3 Ω în paralel, rezistența totală va fi doar ~ 3 Ω) Pentru a obține rezistența corectă și disiparea puterii putem combina patru rezistențe de 68 Ω 1 / 4W în paralel. Obținem acest număr înmulțind 13,3Ω cu patru, care este ~ 53Ω și apoi luând următoarea cea mai mare valoare standard pentru un rezistor. Per total: pentru a alimenta culoarea roșie trebuie să folosim fie un rezistor de 13,3Ω 1W, fie patru rezistențe de 68Ω 1 / 4W în paralel. Pentru a calcula rezistența necesară pentru celelalte culori, utilizați același proces. Rezistoare de 4W Verde: rezistențe de 4 x 27 Ω 1 / 4W

Pasul 3: Schema circuitului / Construirea circuitului

După ce am parcurs matematica și am adunat toate piesele necesare, este timpul să le punem împreună!

Mai întâi luați sursa de alimentare și întrerupeți orice conexiune are la sfârșit și izolați firele de alimentare și de împământare. Adăugați firul de împământare la una dintre șinele panoului. Lipiți firul de alimentare pe sudor, rezistențele necesare pe LED. Apoi construiți circuitul așa cum este indicat pe schema circuitului. Rețineți că toate rețelele din circuit (împământarea arduino, împământarea tranzistorului, împământarea sursei de alimentare) trebuie conectate într-un fel.

Pasul 4: Cod Arduino

Suntem aproape acolo! E timpul să ne conectăm circuitul la arduino.

Codul de aici rulează doar LED-ul RGB printr-un ciclu de culoare (adică verifică întreg curcubeul). Dacă sunteți familiarizat cu arduino, atunci acest lucru nu este prea complicat. Acest cod nu a fost scris inițial de mine, dar sincer nu-mi amintesc de unde l-am descărcat; era open source. Dacă îmi amintesc sau dacă cineva cunoaște sursa, o voi cita cu bucurie. Schița este lipită mai jos. Asigurați-vă că valorile pinilor din schiță corespund pinilor de pe arduino utilizați pentru conectarea la LED. Tot ce face codul este să trimită o valoare individuală (de la 0 la 255) către fiecare dintre pinii de culoare LED. Dacă doriți să apară o anumită culoare, consultați o diagramă de culori RGB // Rulează un LED RGB printr-un ciclu de culoare rotundă luminozitate = 0; // cât de luminos este LED-ul. Valoarea maximă este 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup () {// declarați pinii ca o ieșire: pinMode (RED, OUTPUT); pinMode (VERDE, IEȘIRE); pinMode (ALBASTRU, IEȘIRE); } // de la 0 la 127 void displayColor (uint16_t WheelPos) {octet r, g, b; switch (WheelPos / 128) {caz 0: r = 127 - WheelPos% 128; // Roșu în jos g = WheelPos% 128; // Înverzire b = 0; // pauză albastră; cazul 1: g = 127 - WheelPos% 128; // verde jos b = WheelPos% 128; // albastru r = 0; // red off break; caz 2: b = 127 - WheelPos% 128; // albastru jos r = WheelPos% 128; // roșu g = 0; // pauza verde off; } analogWrite (RED, r * 2); analogWrite (VERDE, g * 2); analogWrite (ALBASTRU, b * 2); } void loop () {displayColor (rad); întârziere (40); rad = (rad + 1)% 384; }

Pasul 5: Adăugarea firelor de fibră optică

Chiar dacă nu finalizați acest pas, lucrul plăcut este că acum avem un LED RGB minunat, luminos, complet personalizabil. Am ales să o combin cu fibra optică, dar într-adevăr puteți face orice doriți! Faceți un reflector dulce? Aprindeți o minge de discotecă? Atât de multe posibilități!

Am cumpărat inițial cinci picioare din fibră de 50 de fire, 10 picioare din fibră de 12 fire și 5 picioare din fibră de 25 de fire. Am ajuns să tai lungimea în jumătate, astfel încât să am mai multe pete, chiar dacă firele în sine erau mai scurte. Am ales să fac un copac, deoarece nu le puteam monta printr-un perete. Tulul a fost lipit pe perete prin ciment de cauciuc (tul este destul de ușor, astfel încât banda poate fi suficientă). Fibrele sunt trecute prin tul într-un model asemănător copacului. Folosind o cutie de sodă goală / uscată, LED-ul este plasat în partea de jos, iar fibrele sunt adăugate în partea superioară a acestuia. Cea mai mare problemă în acest moment este încercarea de a vă asigura că lumina trece prin fibre în loc să iasă doar prin vârful recipientului de sodă. Înfășurarea strânsă a fibrelor în folie poate ajuta, dar vă sugerez să încercați orice setare credeți că ar putea funcționa. Puneți toate aceste bucăți împreună și avem copacul nostru!

Pasul 6: Petrecere

Nu mai rămâne nimic de făcut decât să estompeze luminile, să alimenteze arduino-ul și să vă bucurați de strălucirea noii noastre setări de fibră optică!

Am atașat și un videoclip cu configurarea. Arată mai bine personal, dar îl puteți vedea mișcându-se încet printr-o roată de culoare.