Levitējošā LED lampa: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Vai esat kādreiz spēlējies ar magnētiem un mēģinājis likt tiem levitēt? Esmu pārliecināts, ka daudziem no mums tas ir, un, lai gan tas varētu šķist iespējams, ja to novieto ļoti uzmanīgi, pēc kāda laika jūs sapratīsit, ka to faktiski nav iespējams izdarīt. Tas ir Earnshaw teorēmas dēļ, kas pierāda, ka nav iespējams levitēt objektu tikai ar feromagnētiskiem materiāliem. Tomēr mums ir risinājums. Tā vietā, lai izmantotu magnētus, mēs levitēsim lampu, izmantojot ilūziju, ko sauc par spriedzi, padarot lampu, kas izskatās kā peldoša!

1. solis: Piegādes

Lai izgatavotu šo lampu, ir nepieciešami dažādi piederumi:

Elektronika:

• Arduino Nano dēlis
• Jumper vadi
• 24 LED gredzens
• 9V akumulators
• 9V akumulatora savienotājs

Dekoratīvie piederumi:

• Kartons (vai koks, ja tiek izmantota griešana ar lāzeru)
• Makšķerēšanas līnija (jebkurai vajadzētu darboties un mēģināt izvēlēties pēc iespējas caurspīdīgāku)

Citi:

• Gumijas aproce
• Karstās līmes pistole
• Karstās līmes spieķi
• Lodēšanas iekārtas
• Velcro

2. darbība: samontējiet elektroniku

Vispirms mums ir jāsamontē elektroniskās detaļas. Tas ir vienkārši, un to var izdarīt, veicot dažas darbības:

1. Lodējiet 9V akumulatora savienotāju pie Arduino Nano plates. Tas var būt nedaudz grūti, taču tā ir būtiska projekta panākumu sastāvdaļa, jo, ja padomei netiek nodrošināta pietiekama jauda, tā nedarbosies pareizi. Pievienojiet sarkano vadu VIN tapai un melno vadu pie vienas no GND tapām uz tāfeles.
2. Lodējiet tapas LED gredzena aizmugurē. Uz šiem 24 LED gredzeniem lodēšanai parasti ir 4 vietas, taču šajā projektā mēs izmantosim tikai 3: DI, VCC un GND. DO daļa šajā projektā netiks izmantota. Lodējiet to ar vadu, kas vērsts uz gredzenu, jo gredzena ārpuse būs paslēpta aiz papīra lapas, bet, ja džempera vadi ir pielodēti nepareizā virzienā, tas izvirzīsies no luktura.
3. Pievienojiet vadus Nano. DI ir jāpievieno D5 tapai, VCC jāpievieno 5 V un GND - GND, attiecīgi uz LED gredzena un Arduino Nano.

Un jūs esat pabeidzis elektroniku!

3. solis: Tensegrity skulptūra

Šim projektam mēs izmantojam sasprindzinājumu, kas ir termins, ko izmanto, lai aprakstītu spriedzes izmantošanu, lai kaut ko noturētu vietā. Ja vēlaties tikai izveidot skulptūru, varat lejupielādēt Adobe Illustrator failu, kas paredzēts griešanai ar lāzeru, vai arī apskatīt fotoattēlu un pats to izgriezt kartonā.

Ja vēlaties saprast, kā tas darbojas, turpiniet lasīt tālāk!

Šī saspringtības skulptūra izmanto makšķerēšanas līniju, lai tā šķistu vairāk kā levitējošs objekts. Anotētajā fotoattēlā katra no 6 līnijām ir izcelta atsevišķās krāsās. Garākie sarkanie ir tie, kas neļauj augšai nokrist. Sauksim tās par "strukturālajām līnijām". Tad mums ir zilās līnijas, kas ir daudz īsākas nekā sarkanās, turot augšējo daļu uz augšu. Sauksim tās par "levitācijas līnijām".

Mūsu saspringtības skulptūrā levitācijas līnijas ir tās, kas notur struktūru. Tā kā augšējā daļa gravitācijas dēļ vēlas pārvietoties uz leju, levitācijas līnijām ir jāuztur struktūra uz augšu. Kad tie ir piestiprināti, tie ir ļoti saspringti, turot konstrukcijas augšējo daļu uz augšu. Viens no tiem ir divās no četrām skulptūras pusēm, lai gan teorētiski ar vienu pietiek, lai noturētu struktūru.

Tomēr, ja mēģinājāt piestiprināt tikai levitācijas līnijas, pamanīsit, ka tā viegli nokrīt. Tas ir tāpēc, ka augšdaļa ir piestiprināta tikai ar diviem punktiem, kas nav pietiekami, lai nodrošinātu stabilu struktūru. Iedomājieties šūpošanos. Tas ir piestiprināts ar vienu līniju, ļaujot tam brīvi pārvietoties. Mūsu gadījumā augšējā daļa ir piestiprināta ar diviem punktiem, un divi punkti veido līniju, tāpēc mūsu saspringtības skulptūras augšdaļa, kurā ir tikai levitācijas līnijas, ir tikai šūpošanās.

Šeit spēlē strukturālās līnijas. Šīs līnijas ir arī saspringtas, un tās notur struktūru. Ja konstrukcijas augšdaļa noliecas jebkurā virzienā, otrā virzienā esošās konstrukcijas līnijas noturēs konstrukciju vietā, kā rezultātā konstrukcija kļūs stabila.

Lai gan tas izskatās kā maģija, patiesībā aiz visas skulptūras slēpjas daudz iemeslu!

4. solis: struktūras montāža

Tagad ir pienācis laiks salikt konstrukciju, lai tai piestiprinātu lampu. Šī daļa ir salīdzinoši vienkārša:

1. Atrodiet pamatnes gabalus. Viņi vienmēr ir lielākie kvadrātveida.
2. Uzlieciet "rokas" gabalus. Pārliecinieties, ka tie visi ir vērsti vienā virzienā, skatoties no savas puses. Tas nodrošina, ka saspringto struktūru varēs salikt, kā paredzēts.
3. Uzlieciet vienu no sānu daļām. Tas ļauj mums būt pārliecinātiem, ka, līmējot, rokturis nav pārāk tālu iespiests, un tiek nodrošināta visa konstrukcijas pamatnes izlīdzināšana.
4. Salieciet pārējo konstrukciju. Gabaliem vajadzētu precīzi nostāties savās vietās, un, nedaudz pielīmējot, jūs nonāksit pie tā, kas parādīts iepriekš.

Pēc tam ir pienācis laiks savienot zvejas līnijas ar konstrukcijām.

1. Izmantojot karstu līmi, pielīmējiet četrus makšķerauklas gabalus pie katras konstrukcijas daļas stūra. Pārliecinieties, ka tie visi ir vienāda garuma.
2. Līmējiet makšķerēšanas auklu pie atbilstošajiem otras konstrukcijas stūriem. Man bija vieglāk pielīmēt, ja visa konstrukcija gulēja, tāpēc man tas nebūtu jāuztur ar rokām.
3. Līmējiet "levitācijas līnijas" vietā. Pēc līmes atdzišanas pēc iespējas izstumiet augšējo un apakšējo daļu un starp tām pielīmējiet pēdējās divas makšķerauklas, savienojot konstrukcijas rokturus.

Ja esat tikuši līdz šim, tad labs darbs! Jūs jau esat paveikuši lielāko daļu darba:)

Tagad mums ir jāsamontē lampa. Šī daļa ir patiešām vienkārša:

1. Līmējiet LED gredzenu pie riņķa riņķa daļas ar diviem caurumiem vidū. Pārliecinieties, vai džempera vadu plastmasas balsts pilnībā atrodas ārējā apļa iekšpusē.
2. Līmējiet abus apļveida gabalus kopā. Līmējiet pirmo "riteņa" gabalu ar pilnu apli ar diviem caurumiem vidū. Tie veido mūsu levitējošās lampas virsotni.
3. Piesiet akumulatoru pie pēdējā taisnstūra gabala. Šim gabalam ir caurums, kas paredzēts 9 V akumulatoram, un sasiet to kopā ar Arduino Nano plāksni ar gumijas joslām. Atcerieties šeit nelietot līmi: akumulators galu galā izlādēsies, un jums nebūs ko izmantot!
4. Paņemiet B5 papīra gabalu un pielīmējiet to ap luktura malu. Tas darbojas kā luktura ēna, un tas arī neļaus skatītājiem redzēt plāksni un lampas akumulatoru.
5. Lampas apakšā var kaut kas karāties. Dažās savās fotogrāfijās es mēģināju izmantot īsus, sagrieztus salmu gabaliņus, lai radītu lustras efektu, bet vēlāk es to izņēmu, jo tas traucēja manām fotogrāfijām. Jūs varat būt radošs ar to, ko šeit ievietojat!
6. Līmējiet lampas augšpusi līdz pēdējam riteņa gabalam. Vēlreiz pārliecinieties, ka visi makšķerauklas gabali ir vienāda garuma.
7. Līmējiet velcro uz otrā riteņa augšdaļas un konstrukcijas augšējās daļas apakšas. Tas turēs lampu vietā, kamēr tā levitē. Velcro izmantošana ļauj to noņemt un vajadzības gadījumā piešķirt jaunu akumulatoru.

5. darbība: kodēšana

Tagad šeit ir jautrā daļa: kodējiet to, kā vēlaties, lai lampa izskatās! Šeit esmu izmantojis rotējošu RGB gaismu, taču jūtieties brīvi izveidot visu, ko vēlaties, un esiet radošs!

Es zinu, ka savā pēdējā pamācībā es atsevišķi izskaidroju katru koda daļu, taču šoreiz es visus skaidrojumus iekļāvu koda komentāros. Kamēr pētāt kodu, paturiet prātā to, ko esmu radījis: rotējošu varavīksnes lampu. Ja šis skaidrojums nebija pietiekami labs (es nezinu, kā citādi to izskaidrot), jūs vienmēr varat atskatīties uz sākumā iekļauto videoklipu. Jūs varat redzēt kodu zemāk vai lejupielādēt to no tālāk esošās saites Arduino Izveidot vietni!

Arduino Izveidot saiti

(Turklāt, ja pietiekami daudz cilvēku lūgs man sīkāk izskaidrot kodu, iespējams, es kaut ko darīšu lietas labā …)

Levitating_Lamp.ino

#iekļaut// iekļaut bibliotēku, lai izmantotu LED gredzenu

#definePIN5 // tapa, kurai ir pievienots LED gredzens

#defineNumPixels24 // pikseļu skaits gredzenā. ir gredzeni ar 8 gaismas diodēm, vai arī jūs varat izmantot LED sloksni ar neopikseļiem. Vienkārši atcerieties norādīt, cik gaismas diodes jums ir!

Adafruit_NeoPixel pikseļi (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // deklarējiet gaismas objektu, ko sauc par pikseļiem. Kods atsaucas uz LED gredzenu kā šo.

#defineDELAYVAL20 // tas izlemj, cik ilgi dēlis jāgaida, pirms gaismas tiek pagrieztas. Ja padarīsiet to mazāku, varavīksnes krāsas rotēs vēl ātrāk.

int r [NumPikseļi]; // šī ir sarkana vērtība visām gaismas diodēm

int g [NumPikseļi]; // šī ir zaļā vērtība visām gaismas diodēm

int b [NumPikseļi]; // šī ir zilā vērtība visām gaismas diodēm

constint diff = 31; // tas nosaka spilgtuma vērtību. Maksimālais skaits ir 31, bet derēs jebkurš skaitlis x, kur 0 <x <32.

/////// Iestatiet lukturu sākotnējo stāvokli ////////

voidsetLights () {

int R = 8*diferenciālis, G = 0, B = 0; // visu gaismas diožu sākotnējā atrašanās vieta

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

r = R;

g = G;

b = 0;

}

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

g [i+8] = G;

b [i+8] = B;

r [i+8] = 0;

}

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

r [i+16] = R;

b [i+16] = B;

g [i+16] = 0;

}

}

/////// Pabeidziet LED sākotnējās pozīcijas iestatīšanu ////////

voidsetup () {

pikseļi.sākas (); // ieslēgt objektu pikseļi

setLights (); // iestatiet gaismas diodes sākotnējo stāvokli

}

int idx = 0; // iestatiet LED rotācijas sākotnējo stāvokli

voidloop () {

/////// iestatiet katras gaismas diodes krāsu ////////

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

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

pikseļi.parādīt ();

}

/////// pabeidziet LED krāsu iestatīšanu ////////

kavēšanās (DELAYVAL); // pagaidiet DELAYVAL milisekundes

idx ++; // pārvietot gaismas diodes rotāciju par vienu

idx%= 24; // modificējiet vērtību par 24. Tas ierobežo idx vērtību no 0 līdz 23 ieskaitot

}

apskatīt rawLevitating_Lamp.ino, kuru kopā ar ❤ rīkoja GitHub

6. darbība: pabeidziet

Tagad ir pienācis laiks ieslēgt lampu, pielīmēt velcro pie konstrukcijas un izslēgt apgaismojumu: ir šova laiks. Jūtieties brīvi veikt visas vēlamās izmaiņas un dalieties ar pasauli ar to, ko esat radījis ar šo projektu!

Veiksmi un turpiniet pētīt!