Sticle de lapte adresabile (iluminare LED + Arduino): 12 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Faceți sticlele de lapte PPE în lumini LED arătoase și folosiți un Arduino pentru a le controla. Acest lucru reciclează o serie de lucruri, în principal sticlele de lapte și folosește o cantitate foarte mică de energie: LED-urile aparent disipează mai puțin de 3 wați, dar sunt suficient de luminoase pentru a le vedea. Printre alte lucruri, am vrut să văd dacă aș putea face lumina electronică se simte mai prietenoasă cu oamenii decât majoritatea și controlerele rotative găsite sunt o modalitate bună de a face acest lucru. Sticlele de lapte PPE reprezintă un mod ieftin, dar estetic, de a difuza iluminarea cu LED. Mai ales dacă puteți găsi unele rotunde drăguțe:) Modificarea unui obiect cu iluminare LED nu este doar ecologică, ci și mult mai simplă decât construirea unei carcase de la zero. Deoarece LED-urile sunt mici, le puteți pune aproape oriunde și nu produc multă căldură atâta timp cât sunt întinse și funcționează la tensiunea corectă. o să presupunem că aveți cunoștințe de bază despre crearea circuitelor electronice și a iluminării cu LED-uri. Deoarece LED-urile exacte și sursa de alimentare pe care le utilizați vor varia probabil, voi intra doar în elementele de bază ale circuitului meu în ceea ce privește specificațiile. De asemenea, voi încerca să vă indic resursele utile și să vă explic mai multe despre microcontrolerul Arduino și codul care le spune să funcționeze în ordine. Electronica iluminării de bază cu LED-uri este foarte simplă, asemănătoare cu electronica școlii elementare, așa că probabil nu durează mult să ridici deloc.

Pasul 1: Instrumente și materiale

Pentru a produce luminile în sine, veți avea nevoie de: sticle de lapte PPE Foaie de acrilic transparent de 3 mm Cablu electric cu 2 nuclee (sau cablul difuzorului va funcționa - poate fi destul de ușor, deoarece va dura doar aproximativ 12 V și foarte puțin curent, în funcție de modul în care proiectați circuitul dvs.). LED-uri Rezistoare Solder Tuburi termocontractibile Un transformator vechi (neg de perete pentru americani), plus priză + mufă pentru a merge cu el. Sârmă de cupru tricotată Sârmă clopot cu miez solid Legături cu fermoar Instrumente de care aveți nevoie: Burghie de tăiat găuri (potrivite cu lățimea capacelor sticlei de lapte - a se vedea pasul 2) Burghie mici asortate Fierăstrău pentru juniori (în funcție de ceea ce utilizați ca carcasă) Șurubelnițe Decupatoare pentru sârmă Freze laterale / Tăietoare pentru sârmă Fier de sudat Multimetru A treia mână (vitală pentru lipirea componentelor împreună) Fitil de desoldare (dacă salvați orice componente de pe alte dispozitive) Conducte pentru crocodil (pentru testare / prototipare). De asemenea, s-ar putea să doriți să le faceți un fel de carcasă. Am încercat diverse moduri de a le agăța și m-am așezat pe o secțiune îndoită a țevii din PVC, atârnată de tavan cu găuri găurite pentru cabluri. De asemenea, am încercat să le capsez până la tavan. De asemenea, le-ați putea atârna printr-o bucată de scândură montată pe tavan, din conductă, sau chiar să vă faceți găuri în tavanul propriu-zis pentru a acomoda firele și a le alimenta dintr-un pod. Pasul 5 arată și vorbește despre câteva dintre aceste opțiuni. Mai sus este tot ce va trebui să faceți câteva lumini care funcționează cu un comutator de pornire / oprire de bază. Pentru a le oferi funcții mai avansate, cum ar fi decolorarea sau secvențierea, veți avea nevoie, de asemenea, de o mulțime de componente, cum ar fi tranzitoarele și un microcontroler: adaptorul USB Arduino miniMini pentru deasupra sau FTDL USB la cablul antetului. afișat mai jos, dar mai multe despre ele și cum funcționează împreună la pasul 6. Există, de asemenea, o carcasă pentru cutie de comutare, care ar putea fi orice vă place. Am văzut o cutie rotundă de sacrament rotund în camera din Japonia de la British Museum, dar nu mi-au permis să o am. În cele din urmă am folosit o cutie de carton moo din plastic alb, pentru că se potrivește foarte bine cu tema:) Cu un astfel de circuit în loc, există tot felul de lucruri pe care le puteți programa cu un arduino. Îmi place iluminarea cinetică, dar găsesc lumini intermitente de Crăciun etc., chinuitoare și mecanice. Regularitatea și consistența lor este rece și neplăcută (trebuie să lucreze pentru a crea sclipirea naturalistă a luminilor bune de Crăciun). Nu vreau nimic strălucitor (la propriu). Vreau o singură comandă analogică pentru luminile care se simt foarte acționate de om, care să secvențeze pur și simplu modul în care se aprind și se sting. Cod pentru asta, împreună cu un cadran de simțire plăcut și un buton din aluminiu plăcut din punct de vedere estetic, transformă acest lucru într-o jucărie plăcută.

Pasul 2: Tăiați și găuriți Perspex

În primul rând, vom tăia niște discuri de perspex pentru a intra în capacele sticlelor de lapte, apoi găuriți prin care putem monta LED-urile și cablul. Apăsarea materialului împotriva așa ceva în timp ce tăiați vă va ajuta să păstrați marginea din spate îngrijită. Lemnul moale vă anunță, de asemenea, când ați parcurs tot drumul, deoarece puteți simți cu adevărat modul în care mușca burghiul se schimbă pe măsură ce ajunge la lemn. Odată ce discurile sunt gata, faceți găuri în toate blaturile sticlei de lapte pentru a se potrivi cu centrul De asemenea, trebuie să găuriți găuri pregătite pentru cabluri și LED-uri. Ce anume faceți aici depinde de ce fel de sursă de alimentare veți utiliza și ce fel de circuite doriți să vă conectați la acesta. Al meu folosește trei LED-uri pe lumină, pe care le-am aranjat uniform în jurul discului. Aveți nevoie de o pereche de găuri pentru a trece picioarele fiecărui LED și de două găuri suficient de mari pentru a trece cele două fire ale cablului. (Vedeți imaginea pentru note explicative). Nu am folosit un șablon sau nimic pentru acest lucru, ci doar l-am făcut din ochi cu un burghiu de baterie, niște biți mici și răbdare. Ocazional, două găuri ar fi puțin prea depărtate sau apropiate pentru picioarele cu LED-uri, dar atâta timp cât ești atent, o mică îndoire le va permite să se potrivească. Dacă acest lucru nu are încă sens, nu vă faceți griji, următorul pas ar trebui să o clarifice.

Pasul 3: Montați LED-urile

Acum, introduceți LED-urile prin găuri, având grijă să respectați polaritatea. Practic, le vom încerca în lanțuri, fiecare picior negativ de pe un LED conectându-se la piciorul pozitiv pe următorul. Al meu este de 12v, iar LED-urile mele au o tensiune directă de 3,3, deci 9,9 volți ai celor trei LED-uri este maximul pe care îl poate suporta alimentarea mea. De asemenea, vor avea nevoie de un rezistor pentru a aduce circuitul la 12v. Cu siguranță ar trebui să aveți un rezistor pe fiecare sticlă, pentru că, dacă nu, LED-urile se vor arde sau cel puțin se vor aprinde (și mai strălucitoare). Am încercat acest lucru cu un prototip timpuriu și au funcționat suficient de fierbinte, fără rezistență, pentru a topi PPE-ul capacului sticlei. Puteți utiliza acest calculator LED cu îndemână pentru a afla ce să faceți cu propriul dvs. circuit: https://led.linear1.org / led.wiz Screengrab-ul din acest pas arată exact valorile cu care lucram și circuitul rezultat (Rezistențele sunt adăugate în pasul următor). Odată ce LED-urile dvs. sunt prin găuri și sunteți sigur că polaritatea este corect, începeți să răsuciți cablurile împreună așa cum se arată în secvența de imagini pentru acest pas. Cablurile cele mai apropiate de orificiile cablului sunt lăsate nedeschise, deoarece vor fi lipite pe cablu mai degrabă decât unul pe celălalt. Continuați să faceți acest lucru cu toate acestea, asigurându-vă că vă conectați numai pozitiv la negativ, mai degrabă decât poz-poz sau neg-neg. De asemenea, m-am asigurat că păstrez toate aceste lumini coerente. Privind în jos, curentul intră întotdeauna în stânga, apoi în sensul acelor de ceasornic în jurul LED-urilor, care sunt împământate prin gaura din stânga.

Pasul 4: Componente de lipit

Acum trebuie să lipim totul la locul său. În primul rând, lipiți toate perechile de cabluri răsucite împreună, apoi tăiați excesul. Apoi, îndepărtați lungimile cablului electric, apoi infilați-le prin orificiile de cablu pe care le-ați forat în fiecare disc. Înfășurați cablurile în jurul cablurilor LED, cu subțire (maro) care merge la cablul lung (pozitiv) al șirului de LED-uri. Înfășurați cuprul în jurul cablurilor, lipiți-l în poziție și scoateți din nou orice exces de cablu. La celălalt capăt, lipiți un rezistor cu valoarea corectă (în cazul meu 120 ohmi) la cablul pozitiv. Lungimea cablurilor depinde de modul în care veți atârna luminile. După cum puteți vedea în imaginea finală a acestui pas, am ales să folosesc lungimi destul de scurte de flex, pentru că știam că le voi uni cu lungimi mai mari și voi face carcase care să ascundă îmbinările. De asemenea, este mai ușor să lucrați cu 12 lungimi mai mici, decât cu 12 lungimi mult mai lungi.

Pasul 5: Întrerupătoare și carcase

În acest moment aveți un set de lumini montate în capace pentru sticle de lapte și proiectate să funcționeze cu o anumită sursă de alimentare. Sticlele PPE, după ce le-ați etichetat și le-ați spălat, se vor înșuruba din nou în capac și vor acționa ca difuzoare cu aspect frumos. faceți ceva mai complex, cum ar fi să le conduceți utilizând aceeași sursă de alimentare, dar și un microcontroler pentru a le face să facă lucruri mai interesante. și în acel timp le-am montat în două moduri diferite cu trei cutii de comutare diferite. De asemenea, le-am adaptat cu câteva LED-uri mai bune, care ofereau o lumină ușor mai albastră și aveau carcase difuze. Mai degrabă decât să detaliați fiecare pas al fiecărei iterații, am pus o selecție de imagini în acest pas cu note care ilustrează fiecare dintre ele. acest instructable se va ocupa de cel mai recent (și mai cool) mod în care am ales să le folosesc: montat în țeavă de plastic și controlat individual.

Pasul 6: Microcontrol, Componente, Scavenging

Ok, deci, grozav. Avem lumini de sticlă de lapte de lucru acum. Dar controlul on-off nu este foarte interesant. Cum rămâne cu diminuarea și secvențierea? Pentru aceasta, avem nevoie de un microcontroler și voi folosi un Arduino. Vom avea nevoie, de asemenea, de o grămadă de componente pentru a lucra cu acesta, dintre care unele le voi elimina și recicla de pe hardware-ul vechi. un novice la acest gen de lucruri): https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimila Și a cumpărat unul dintre acestea plus un adaptor USB pentru a merge în lumina reală: https://arduino.cc/en/ Main / ArduinoBoardMini În cazul în care nu ați auzit deja de ele, Arduinos sunt mici platforme de prototipuri frumoase care vă permit să începeți să aflați ieftin despre microcontrolere. Limbajul de programare folosit pentru a le spune ce trebuie să facă este destul de accesibil. Există o referință excelentă pe site-ul Arduino și o grămadă de tutoriale bune pentru începători de Limor Friedman: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/So I trebuie să-mi reproiectez circuitul, mai complex pentru a găzdui un mini arduino. Vreau să le poată porni și opri conform unei citiri dintr-un potențiometru rotativ, ceea ce înseamnă încorporarea tranzistoarelor în circuit pentru ca arduino să se declanșeze ca întrerupătoare. Arduino rulează, de asemenea, la 5v, așa că va trebui să produc o sursă de 5v reglementată din cea existentă de 12v, cu excepția cazului în care folosesc două veruci pe perete. LM317T se potrivește cu factura; folosind doar câteva rezistențe cu el (detaliate mai târziu) îl pot face să împingă cantitatea potrivită de tensiune pentru arduino. Iată câteva referințe despre LM317T: https://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htm Am inclus câteva imagini ale componentelor de mai jos, care de fapt vor forma un circuit destul de simplu. Am inclus și câteva fotografii ale unui amplificator vechi pe care l-am primit de pe o piață locală pentru 2 lire sterline. Are butoane frumoase din aluminiu care, cel mai probabil, ar costa mai mult de 2 lire sterline fiecare și o încărcătură întreagă de potențiometre frumoase și comutatoare groase pentru a porni. Scăparea de echipamente vechi vă poate împacheta câteva componente vechi foarte frumoase pentru aproape nimic. Vedeți fotografiile pentru câteva sfaturi.

Pasul 7: Circuitul tranzistorului

Nu pot schimba doar luminile prin arduino, deoarece acestea rulează la 12v, iar Arduino rulează la 5v. Tranzistoarele îmi permit să folosesc un curent mai mic pentru a porni și opri unul mult mai mare, fără a prăji Arduino. Prima dată când am separat cablajul pentru lumini, am etichetat fiecare fir cu un număr, știind că mă voi întoarce la ele cu un Arduino la un moment dat. Deoarece folosesc tranzistoare NPN, care merg pe capătul pământului circuitului, va trebui să separ toate aceste cabluri și să încep să îmbin cele + 12v împreună. Folosind firul difuzorului, m-am lipit de convenția că partea cu dungi negre a fiecărei perechi ar fi vie, în timp ce câmpia ar fi pământ. Efectuarea și respectarea convențiilor de acest fel este importantă pentru a nu mă pierde mai târziu. După ce am separat toate firele, am tăiat o gaură zdrențuită în partea superioară a țevii pentru cablare. A fost intenția mea să o sigilez cu o bandă albă gaffer, cu cabluri și arduino în interior, dar acest lucru a mers puțin greșit, așa cum veți vedea mai târziu. Primul lucru a fost să-mi testez circuitul. Tranzistorul are trei pini: un colector, ieșire de tensiune și bază. Baza este cea cu care va vorbi Arduino printr-un rezistor de 1K, colectorul va lua curent de la conexiunea la pământ, iar tensiunea se va îndrepta spre pământ. Testul funcționează. Mai multe informații despre utilizarea tranzistoarelor cu Arduinos aici: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (Rețineți rezistența de 1K dintre Arduino și pinul de bază de aici) iată și un manual despre tranzistoare: https:// www.mayothi.com / transistors.html Deci, practic:

• Rezistențe de lipit la pinii de bază ai tranzistorului
• Conexiune la sol separată pentru fiecare lumină și număr, astfel încât să le puteți păstra într-o ordine ușoară.
• Împingeți toate conexiunile sub tensiune pentru lumini împreună, reducând căldura peste îmbinări atunci când acestea sunt terminate (Acest lucru este cu adevărat important, deoarece firele vor fi împachetate înapoi în conductă, ar fi prea probabil ca acestea să scurteze lumina atunci când sunt ambalate dacă nu au fost izolate corespunzător). Construiți îmbinările până la o singură conexiune pentru + 12v.
• Lipiți colectorul fiecărui tranzistor la conexiunea la sol a fiecărei lumini, termocontractând-o și pe ea.
• Utilizați bucăți scurte de sârmă pentru a îmbina toate emițătoarele tranzistorului împreună, construindu-le până la o singură conexiune de împământare.

Apoi, vor fi conectați pentru a comunica.

Pasul 8: Cabluri de comunicare

Tăiați și curățați 12 cabluri pentru a lipi rezistențele de pe pinii de bază ai tranzistoarelor. Acestea vor fi cablurile pe care arduino le folosește pentru a vorbi cu tranzistoarele. Nu uitați de termorezistență. Odată ce cablurile sunt la locul lor, lipiți-le pe prize cu pin pentru a se potrivi cu anteturile pinului de pe Arduino Mini. Am folosit pinii 13-13 și pinii AD0 (14) și AD1 (15) ca cei 12 pini de ieșire pentru a comuta tranzistoarele. Puteți găsi pinout-ul pentru Arduino Mini aici: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMini Dacă lipiți firele de comunicare la prizele pin în ordinea corectă, acestea ar trebui să se conecteze direct la arduino și să funcționeze ca intenționat … al meu a făcut-o. Phew. Cu soclurile completate, filetați-le prin capătul țevii deocamdată, împreună cu conexiunile sub tensiune și la sol pe care le-ați îmbinat mai devreme. Dacă aveți anteturi de rezervă în jurul valorii, acestea facilitează utilizarea clipurilor de crocodil pentru a testa totul funcționează în continuare.. Puteți spune arduino-ului să seteze tot timpul un singur pin, apoi folosiți un cablu din acesta pentru a atinge pinul pentru fiecare lumină la rândul său.

Pasul 9: Reglarea tensiunii

Deoarece luminile pornesc de la o sursă de alimentare de 12V, trebuie să existe un regulator de tensiune care să o scadă la 5v pentru arduino. Introduceți LM317T, care oferă o tensiune de ieșire în funcție de rezistențele cu care îl măriți. Diferența dintre intrare și ieșire este redusă ca căldură, deci uneori aceste circuite integrate au nevoie de radiator. Iată un tutorial pe LM317: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.htmland iată că este util calculator: https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/ Odată ce am găsit valorile potrivite pentru a scoate la curent 5V pentru Arduino, am lipit, termorezistent și test. 5.07v care iese, nu e rău. Acum știu că funcționează, îl pot lipi în pachetul principal de cabluri, luând 12V, mergând la pământ și având o a treia ieșire care va merge la arduino. Încep o altă priză antet, punând linia de 5v corespunzătoare pinului de 5v de pe arduino. De asemenea, conectez masa de la arduino la aceeași priză. Aproape timp pentru a-l testa.

Pasul 10: Programare

Mai întâi trebuie să scriu niște coduri pentru a le testa și pentru a-l încărca pe Arduino. Trebuie să conectez niște panouri pentru a conecta adaptorul USB la Arduino Mini. A se vedea ghidul Arduino mini aici: https:// arduino. cc / ro / Guide / ArduinoMinian și pinout-ul pentru adaptorul USB aici: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBA După ce am încercat secvențe intermitente cu codul etc. sfârșitul acestui instructabil. Observați, de asemenea, modul în care testele cu crocodil devin mai îngrijite cu cât se face mai mult lipirea. Este un fel de satisfacție și, de asemenea, merită să testezi că fiecare lumină funcționează în continuare în fiecare etapă. Testarea doar la sfârșit vă va lăsa mistuit și nu știți de unde să începeți dacă aveți o problemă.

Pasul 11: Cablare și Switchbox

Acum pentru controale. Deoarece vreau ca comenzile să fie separate de lumină, voi avea nevoie de un cablu. Circuitul are nevoie de conexiuni sub tensiune și la sol, iar potențiometrul va avea nevoie de trei conexiuni. Unul dintre acestea va fi live de la Arduino, unul cu conexiunea la pinul analogic pe care arduino îl va folosi pentru a citi potul. Celălalt este pământ, deci asta înseamnă că am nevoie de doar patru miezuri pentru a ajunge la lumină. Deoarece nu am niciun cablu cu patru miezuri, răsucesc două lungimi lungi de sârmă a difuzorului împreună. Nu este perfect, dar nu este rău. Puteți face acest lucru cu ușurință așa cum se arată în fotografiile de mai jos, legând cu fermoar capetele a două lungimi de cablu, punând un capăt sub ceva suficient de greu pentru a-l ține, apoi împletind singur cablurile. cutie de carton moo din plastic albă pe care o am de ceva vreme. Unele componente, precum priza de alimentare, sunt, de asemenea, reciclate din proiecte anterioare. Un capac de capăt și niște cravate cu fermoar vor servi drept detensionare la capătul ușor al cablului. Încep să marcez cutia pentru oală, apoi setez să conectez cablurile în sus la capătul luminos. Prin dezbrăcarea unei perechi, dar nu a celeilalte atunci când sunt legate, este mai ușor să le identificați. Una dintre cele dezbrăcate va ajunge la sol pe potențiometrul din cutia de comutare, una va merge la + 12v la priza de alimentare. Celelalte două vor fi fire de semnalizare conectate la ceilalți pini de pe oală. La celălalt capăt, unul dintre aceștia va merge la pinul analogic din care codul îi spune arduino-ului să citească și unul la + 5v. Din nou, toate s-au micșorat când au fost la locul lor. Imaginile ar trebui să vă arate mai bine cum mi-am făcut cutia de comutare, care aproape a greșit dezastruos. Am încercat mai întâi să-l lipesc, iar plasticul pare să fie impermeabil la superglue … în cele din urmă, l-am sortat folosind câteva plăcuțe de cauciuc în interiorul cutiei, apoi punând câteva șuruburi de carcasă pentru PC, deși toate straturile cutiei să fie ținute le impreuna si mentineti oala la loc. Priza de alimentare avea nevoie, de asemenea, de o cravată cu fermoar, deoarece nu aveam nicio piuliță care să încadreze firul pe ea.

Pasul 12: Lumină secvențiată

Terminat! Mai multe fotografii și videoclipuri viitoare, iar codul este atașat mai jos. S-a dovedit că cablarea era prea mare pentru a reveni în conductă, ceea ce este regretabil. Înseamnă că LM317 și arduino ieșesc atât din partea superioară a conductei, deoarece sunt atât de împachetate cu fire și componente. Îndepărtându-le în orice alt loc a început să-l fac să se comporte neregulat, așa că le voi lăsa afară. Deoarece va atârna de tavan, mă îndoiesc că vor fi deosebit de vizibile. Cu toate acestea, mi-aș fi dorit să vin cu o soluție care să rămână frumoasă în timp ce găzduiește toate circuitele. Totuși, nu contează, funcționează așa cum îmi doresc. Simplul control analogic se simte plăcut uman. Observați în cod că numerele la care lucrurile sunt pornite și oprite nu au diferențe uniforme? Asta pentru că potul pe care l-am folosit s-a dovedit a fi mai degrabă jurnal decât liniar, așa că distribuirea pragurilor a dus la uniformizarea întregii activități într-un capăt al călătoriei potului.

Premiul I în Epilog Challenge