Încărcarea matricei de lumină: 3 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Aceasta este o serie de cutii goale de hrană pentru câini, fiecare cu o singură lumină LED în interior și o lentilă colorată pe deschidere. LED-urile sunt controlate de detectoare de mișcare declanșate de interacțiunea de la vizualizator. Prin utilizarea LED-urilor ca sursă de lumină pentru fiecare dintre cutii, cerințele de energie sunt reduse. Circuitul folosește o cantitate mică de componente pentru acționarea LED-urilor, iar acest instructiv va descrie în detaliu modul în care folosește detectoare de mișcare, tranzistoare, rezistențe și LED-uri pentru a crea spectacolul de lumină interactiv. am creat primul meu design de circuit și am construit acest proiect cu succes. Oricine este interesat de electronică ar putea atinge cu ușurință nivelul meu de expertiză ca novice de succes citind și făcând, singura mea înțelepciune învățată este că, dacă îți permiți instrumente mai bune, acesta este calea de urmat. Ca artist, eu chiar nu doresc să promovez un magazin sau produs față de altul, dar comunitatea mea nu are cea mai bună selecție de magazine în care pot găsi componente electronice bune, așa că listez Radio Shack doar ca „Shack”, înlocuiți-l cu magazinul sau furnizorul dvs. preferat. 64 cutii pentru hrană pentru câini (spălate) 32 LED-uri super luminoase de 10 mm (www.evilmadscientist.com) 32 LED-uri super luminoase de 10 mm albastre (www.evilmadscientist.com) Sârmă de conectare de 50 '(sursă electronică, ghicire, deoarece nu am numărat utilizarea) 10 panouri de cedru (magazin de hardware) 2 bare de unghi din aluminiu (magazin de hardware) 2 bare de aluminiu groase de 1/16 inch (magazin de hardware) 8 1/4 w rezistențe 1K (cabană) 8 tranzistori PNP (cabană) 8 detectoare de mișcare DP-001 (www.glolab.com) 8 lentile Fresnel (www.glolab.com) Tuburi termocontractibile de 5 '(pentru un produs profesional culorile coordonate sunt reci) 1 sursă de alimentare 9V 800ma (Shack) 1 întrerupător (Shack) 1 PCB rotund (Shack) 31 șuruburi din alamă # 8 (magazin de feronerie) 31 alune # 8 piulițe (magazin de feronerie) 31 alamă # 8 șaibe (Magazin de hardware) 32 de lentile de sticlă (ideea inițială a fost pentru hârtie, velină și mică sau orice formă de mascare a siluetei) 1 Cablu prelungitor Instrumente: pistol de adeziv fierbinte (mai bun decât banda adezivă) Dispozitive de decojire a firelor (nu vă bazați pe dinți, instrumentul ilustrat aici este cel mai bun instrument pentru slujbă) fier de lipit (nu vă înșelați aici, am devenit mai bun cu un fier mai bun) lipit (flux) Pistola de căldură (necesară numai dacă vă micșorați căldura prin lipirea firelor) mâini ajutătoare (opțional, dar foarte sugerat) lupă (opțional) Breadboard (opțional, dar instrument necesar pentru oricine este serios în ceea ce privește proiectarea circuitelor electronice) 1 rezistor de 39K (programare de sensibilitate DP-001) 1 rezistor de 2,7K (programare de staționare DP-001) 1 burghiu 1 burghiu de dimensiuni multiple (o necesitate peste un burghiu standard) 1 șurubelniță 1 ciocan (opțional, spargerea unui deget elimină plictiseala și ted rezistență la lipire 64 LED-uri cu 128 fire) 1 etrier sau scară 1 lipici pentru lemn 2 cleme cu șurub lung Note electrice: Vcc = sursă pozitivă Vdd = FET pozitiv, sursa de alimentare oferă pozitiv detectorului, tranzistorul NFET de pe DP-001 produce o valoare pozitivă la terminal numim asta VddVss = sursă negativă. În calitate de artist care lucrează în principal în uleiuri și recent în mai multe piese de înaltă tehnologie, am dorit, de asemenea, să încorporez puțin verde în munca mea. Am doi carlige și parcă le place să mănânce în fiecare zi, ceea ce duce la risipa din recipientele cu alimente, așa că am început să economisesc conservele pentru un proiect viitor pe care știam că voi veni când o să am o colecție mai mare. Un alt prieten artist, care lucrează în sticlă topită, a menționat că a existat un spectacol jurat care avea ca temă „colaborarea” și am decis să lucrăm împreună la o piesă de artă. A fost o ocazie perfectă de a folosi acele cutii de mâncare pentru câini care își stabileau reședința în garajul meu. Cu atâtea cutii, era evident că piesa trebuie să ia forma unui fel de matrice, care să se lumineze prin mișcarea privitorului. Ne-am întâlnit la o cafenea locală și mi-am prezentat planul, numele piesei a venit la fel de natural ca natura însăși, o gamă de lumină folosind o încărcare electrică. Iată o descriere rapidă a lucrării și a procesului care creează această piesă de artă..

Pasul 1: Construirea cadrului

Panourile de cedru au fost găsite la un magazin de hardware local și au fost proiectate pentru căptușirea dulapurilor. Costul a fost ieftin de 23 de dolari pentru 12 scânduri; au fost perfecti pentru proiect. Au fost, de asemenea, alese pentru culoare și formă, cu un avantaj suplimentar al ușoarei arome de cedru.

Mai întâi fața scândurilor a fost șlefuită și acoperită cu un varitan plat, pentru a le împiedica să atragă grăsime și murdărie prin manipulare și să scoată în evidență culoarea cedrului. Scândurile au o lățime de 3,75 "și o lungime de 48", perfecte pentru ca matricea să se încadreze în lățimea și înălțimea scândurilor, creând spațierea perfectă pentru o matrice pătrată. Diametrul cutiei pentru hrană pentru câini este de 3 "și găsirea unui ferăstrău de găuri de această dimensiune a fost ușoară. Am măsurat linia centrală a scândurilor și apoi distanța dintre centrele a două scânduri una lângă alta. Folosind această măsurare am distanțat găurile de-a lungul liniei verticale. din scânduri pentru a crea o serie pătrată de cutii. Acest lucru mi-a oferit un spațiu în partea de sus și de jos a piesei, pentru a echilibra piesa pe orizontală, au fost adăugate două scânduri goale, una pe fiecare parte a matricei. cutii folosind ferăstrăul cu găuri de 3 ", șlefuiți gaura și testați cutia în gaură pentru a testa deschiderea. Lipiți panourile împreună cu o cantitate mică de lipici pentru lemn și fixați-le împreună, lăsați-le să se usuce peste noapte. Am vrut ca capetele cutiilor să fie uniforme și baza, astfel încât acestea să iasă prin spatele panoului cu doar 1 ". Folosind stive de bucăți care au fost găurite din scânduri, pentru a nivela panoul completat cu fața în jos. astfel încât fiecare să poată ieși cu 1 "prin spate. Folosind pistolul de adeziv fierbinte, o margine de adeziv a fost plasată în jurul bazei fiecărei cutii, asigurându-le de panou. Pentru a oferi piesei suficientă rezistență, astfel încât panourile să nu se crape și să se separe atunci când sunt manipulate, scândurile au fost, de asemenea, legate împreună în partea superioară și inferioară cu o bară de aluminiu plat și o bucată de aluminiu unghiular. Barul plat ar putea fi lăsat deoparte, dar îmi doream putere și am fost cunoscut din când în când pentru supra-inginer. Mai întâi aliniați bara și consola unghiulară cu marginea panoului, fixați apoi forați o singură gaură prin linia centrală verticală a fiecărei plăci, una în partea de sus și una în partea de jos. Legați-le împreună cu șuruburile, piulițele și șaibele de alamă. Pentru a adăuga rezistență acestei aplicații, o margine de adeziv fierbinte pe lungimea barelor și a scândurilor. De asemenea, am pus o mică margelă fierbinte de adeziv la baza fiecărei piulițe pentru a le menține în poziție; cadrul este gata. Apoi pregătiți conservele. Interiorul cutiilor a fost de culoare gri, care a absorbit lumina de la LED-uri, pentru a obține mai multă lumină care să lovească lentilele, pentru a sări în jur, acest lucru a fost realizat prin vopsirea interiorului cutiilor cu vopsea marker. Motivul pentru alegerea vopselei de marcaj ales s-a datorat duzei sale, care este proiectată să indice în jos spre sol, astfel încât duza să fie dreaptă, ceea ce facilitează vopsirea interiorului cutiilor. De asemenea, am vrut ca culorile să se schimbe oarecum, așa că am ales un roșu, verde, albastru, alb și galben; în acest moment, aspectul și culoarea nu mi-au fost cunoscute, deoarece prietenul meu era ocupat să le facă în timp ce construiam cadrul și elementele electronice. Pentru a găuri găurile din cutii, un burghiu standard a creat o bavură, care era prea dificil de curățat și, de asemenea, făcea gaura alungită odată dezaburită. Utilizând un burghiu cu pas, gaura este curată, deoarece acest bit va mori marginile găurii, în timp ce forează, făcând o gaură rotundă perfectă, de dimensiunea potrivită pentru LED-uri. Apoi am măsurat diametrul capătului de lucru al DP-001, astfel încât să pot face găuri în panou pentru ca acestea să se uite; a ales o dimensiune de burghiu corespunzătoare și a așezat un model circular pentru găuri. Aceasta a fost pentru a păstra similaritatea consistentă cu cercurile. Cu toate cutiile vopsite, găurite și instalate în cadru, este timpul să lucrați la electronică.

Pasul 2: Design electronic

Înțelegeți că sunt un novice în domeniul proiectării electronice, dacă unele dintre interpretările mele despre operațiile componentelor sunt incorecte, atunci vă rugăm să postați un comentariu, astfel încât cititorul să poată găsi claritate. salvați-vă dinții, dacă acesta este obiceiul dvs. și vă poate salva sănătatea atunci când dezlipiți sute de fire; acesta este un instrument ieftin, dar un instrument excelent. Înainte de a adăuga toate componentele electronice, este mai bine să creăm un design și apoi să testăm funcționarea circuitului. Dezlipirea nu este calea către progres și puteți pierde multe piese bune în acest fel. Prima ordine de idei este să calculați valorile componentelor și să definiți cerințele de putere ale circuitului. Prima componentă este detectorul de mișcare DP-001, care are o gamă necesară de putere de la 4v DC minim la 15v DC maxim, ceea ce ne oferă o gamă plăcută cu care să lucrăm. Circuitul va conduce 65 de LED-uri și fiecare LED este evaluat pentru a atrage 20mA de curent maxim. 65 x.020A = 1.3A (64 LED-uri în cutii și 1 pentru o lampă de alimentare), curentul necesar pentru DP-001 este de 45 microamperi scăzut sau.000045A x 8 = 00036A, ceea ce reprezintă o cerință de putere foarte mică. Am ales un transformator de putere de 12v 800mA DC, realizând că nu aveam să aprind toate LED-urile în același timp și niciunul nu va fi aprins foarte mult timp, acesta are o mulțime de putere. Acum, că știm ce putere va conduce LED-urile, trebuie să calculăm dimensiunea rezistențelor de limitare care vor împiedica arderea LED-urilor, menținându-le cât mai strălucitoare posibil. Aceasta este o sarcină simplă de utilizare a legii Ohms pentru a determina câtă rezistență are nevoie fiecare LED pentru a se menține rece și luminos. Specificațiile LED-urilor spun că curentul maxim nu trebuie să depășească 0,020A (20mA), puteți împinge această valoare pentru a le face mai luminoase dacă durata de pornire este suficient de scurtă. Calculând rezistența necesară, luați tensiunea și împărțiți-o la valoarea maximă a curentului. 12v DC /.020mA = 600 ohmi. Am vrut să obțin cea mai mare lumină de la fiecare LED, așa că a fost ales un rezistor de 470 ohmi. Amintiți-vă că luminile nu vor fi aprinse continuu, astfel încât pericolul de a le arde este mic, plus 470 este aproape de 600. Pentru a verifica cât de mult curent va fi să fie tras prin LED dacă folosim un rezistor de 470 ohm, împărțim 12v la 470 ohmi la egal cu 0,0255mA, o diferență de.0055mA, care este neglijabilă. LED-urile dintr-un modul nu ar funcționa, plus că toate se vor aprinde simultan, ceea ce ar fi mai puțin eficient și oarecum plictisitor. Dacă împărțim cele 64 de LED-uri la 8 și folosim 8 detectoare DP-001, fiecare conducând 8 LED-uri pentru un curent total de 160ma pe detector, este încă prea mult pentru DP-001 care are o valoare maximă a scufundării de 100mA. Specificația 2N3906 spune că poate scădea de la 10 microamperi la 100 de mili, dar aș prefera să risc un tranzitor decât modulul de detectare a mișcării. Cum aleg un tranzistor care să funcționeze în circuitul nostru: Există două tipuri de bază de tranzistoare de comutare pe care le vom analiza, un tranzitor NPN sau PNP. Denumirea NPN și PNP descrie porțile și funcționarea lor. Am ales un rezistor PNP de uz general, 2N3906, nu va trebui să disipeze multă căldură și este potrivit pentru acest proiect. Tranzistoarele au trei conectori numiți bază, colector și emițător. Acestea sunt activate de o tensiune detectată la baza lor, care va deschide poarta și va permite să curgă mai mult curent între colector și emițător. Diferența de funcționare între NPN și PNP este că NPN va porni dacă baza are un tensiune pozitivă de 0,7v sau mai mult și se va opri sub această valoare. PNP este inversat polarizat și pornește când baza detectează o tensiune scăzută sub 0,07v și pornește peste această valoare. LED-urile sunt pornite utilizând terminalul din DP-001 pentru a porni tranzistorul care va permite curentul să curgă prin LED-uri. DP-001 scoate un „înalt” la terminalul de ieșire și va merge „jos” spre negativ atunci când este detectată mișcarea. O notă rapidă asupra tranzistoarelor PNP și NPN, nu voi intra în construcția acestor componente, doar faptul că se comportă opus, deoarece sunt părtinitoare opuse. Tranzistorul NPN va conduce curentul între colector și emițător dacă există o diferență pozitivă de tensiune între bază și emițător, în timp ce PNP va conduce curent între colector și emițător dacă baza detectează o tensiune mai mică între bază și emițător. Nu putem folosi un tranzistor NPN, deoarece este comutat atunci când există un „înalt” pe baza sa în raport cu emițătorul său. Amintiți-vă, DP-001 devine „scăzut” atunci când este detectată mișcarea. Așa că am ales să folosesc tranzistoare PNP, deoarece acestea sunt declanșate de un „low” pe bază în raport cu emițătorul, permițând curentului să curgă prin tranzistor atunci când terminalul DP-001 este „scăzut” odată cu detectarea mișcării IR.. Circuitul de mai jos este un circuit simplu care arată cum va funcționa sistemul, pentru a adăuga încă 7 detectoare, rezistențe și LED-uri, tot ce trebuie să facem este să copiem acest design de opt ori. Iată câteva dintre logicele care au intrat în circuitul proiectat mai jos, astfel încât că funcționează conform planificării și componentele nu se ard într-un nor de fum albastru. Nu avem nevoie de curent pentru a curge prin ieșirea terminală a DP-001 și prin baza tranzistorului 2N3906, trebuie doar să avem un comutarea logică între „ridicat” și „scăzut”, pentru a reduce curentul prin baza tranzitorului, adăugați un rezistor de 1k ohm (r1) la ieșirea terminalului DP-001 și baza tranzistorului 2N3906. Înainte de a lega anodul LED la tranzistor, plasăm un rezistor de limitare a curentului (r2) cu o valoare a rezistenței de 470 ohmi între cele două componente. Când DP-001 nu detectează mișcarea, terminalul de ieșire va fi „ridicat” (Vdd) și această valoare ridicată va fi detectată la baza tranzistorului nostru, blocând fluxul de curent între colector și emițător. Când DP-001 detectează mișcarea, terminalul de ieșire va deveni "scăzut" (Vss), iar tranzistorul se va porni și va permite curentul să curgă între colector și emițător, aprinzând LED-ul, rezistorul de 470 ohmi va limita căldura provocând curent prin LED-ul.

Pasul 3: Construirea circuitului

Vă sugerez să investiți în cel puțin un panou de dimensiuni medii, este instrumentul bun pentru un jucător de circuite. Mai întâi am testat designul simplu folosind DP-001, rezistențe de limitare, tranzistor de comutare și LED. Când acest lucru a funcționat conform planificării, am construit circuitul de comutare cu toți cei opt tranzistori și rezistențe și le-am conectat pe toate pentru un test final.

Circuitul simplu a fost testat, când mișcarea IR a trecut în fața detectorului, LED-ul s-a aprins. În acest moment a venit timpul să lipiți firele pe toate LED-urile, apoi să conectați toate detectoarele cu ieșirea lor pozitivă (roșie), negativă (neagră) și terminală (verde). Pentru a economisi spațiu pe placa de circuit, am plasat rezistorul de limitare a curentului (r2) în linie cu firul care a fost legat de partea colectorului tranzistorului. Fotografiile de mai jos prezintă placa de circuit „floare”, observați liniile galbene și roșii, fiecare având un rezistor de limitare a curentului (r2) în linie și acoperit cu termocontractor. Acum pregătește cele 64 de LED-uri cu toate potențialele lor pozitive și negative; aici este ciocanul este util pentru a ușura plictiseala, alegeți să spargeți un deget pentru că aveți nevoie de degete pentru a termina lucrarea. Conectând toți cei opt detectoare, tranzistoare, LED-uri, le-am conectat la panou, cu o mișcare a mâinii, opt LED-uri fluturate aprinse și apoi oprite. Era timpul să le conectăm. Deoarece fiecare detector va conduce opt LED-uri, am creat un model de grupuri de LED-uri, asigurându-mă că răspândesc LED-urile care se vor aprinde de către orice detector. Legați toate cablurile pozitive ale unui grup de 8 LED-uri. Acum luați cele opt grupuri de oportunități negative și le legați pe toate de terenul comun al sursei de alimentare. Fiecare grup LED a fost fixat pe colectorul tranzistoarelor; pozitiv și solul a fost legat de placa de circuit. Partea emițătoare a tranzistoarelor a fost legată direct de Vdd, iar partea colectorului legată de anodul LED-ului prin rezistorul de limitare, în timp ce catodul LED-ului a fost legat de sol. Testul de circuit a funcționat; următoarea parte a fost lipirea la cald a tuturor LED-urilor în cutii, menținând o rutare ordonată a firelor. Floarea circuitului a fost legată de partea din spate a panoului matricei de un suport metalic cu pe spatele panourilor cu fermoar. Apoi am legat fiecare grup de 8 LED-uri pozitive la colectorul unui tranzistor de pe floare. Apoi lipiți toți detectorii de mișcare în găuri care au fost forate mai devreme, asigurați-vă că utilizați o bună gestionare a firelor pentru a împiedica cuibul de fire să se îndepărteze de dvs. În partea din față a panoului matricei am lipit lentilele Fresnel în fața fiecărui detector. Odată ce lentilele Fresnel au fost la locul lor, sensibilitatea detectoarelor a crescut considerabil. Transformatorul de perete de 12V DC a fost apoi montat pe partea din spate a panoului, cu cablul pozitiv legat de întrerupător și celălalt capăt legat de conexiunea pozitivă a florii circuitului. Conductoarele de la sol ale detectorului de flori și mișcare au fost legate de terenul comun al sistemului. Cablul prelungitor a fost legat ferm cu fermoar de transformator cu cravate pentru a împiedica orice tragere a cablului să deconecteze alimentarea. Comutatorul a fost montat pe marginea din spate a panoului cu adeziv fierbinte. Am folosit niște curele de direcționare a țevii pentru a atârna această piesă pe perete (prima imagine), au fost temporare și au fost alese pentru a păstra asemănarea cercurilor în designul general. Au fost deja schimbate inele D și opritoare pentru a sta panoul departe de perete. Această piesă este foarte distractivă pentru a juca, pe măsură ce un spectator se mișcă, modele de dans ușor cu mișcarea. În viitor, aș putea re-conecta această piesă prin adăugarea unui microcontroler și charlieplex luminile făcând modele reci atunci când nu există mișcare pentru o anumită perioadă de timp.