Animēta garastāvokļa un nakts gaisma: 6 soļi (ar attēliem)

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

Aizraujoties ar apsēstību ar gaismu, es nolēmu izveidot nelielu moduļu PCB izlasi, ko varētu izmantot jebkura izmēra RGB gaismas displeju izveidei. Izgatavojot modulāro PCB, es paklupu pie idejas sakārtot tos sešstūrī, lai izveidotu 3D displeju, ko varētu izmantot, lai radītu jebko, sākot no vienkāršas guļamistabas nakts gaismas līdz garastāvokļa gaismai, kas nebūtu pārāk nevietā, sēdēja uz galda augstākās klases restorānā.

Protams, var izmantot arī citas formas, izmantojot tos pašus principus.

Šeit ir dažas animācijas, kas pašlaik darbojas gaismā.

• Uguns
• Lietus
• Čūska (retro)
• Spēle Dzīve
• Viļņu formas svārstības
• Bāka
• Vērpšanas modeļi (frizieris)

Gaisma pašlaik tiek veidota divos izmēros - maza (96 gaismas diodes) un liela (384 gaismas diodes), taču to var palielināt pēc vajadzības.

Piegādes

WS2812B gaismas diodes - AliExpress

PCB - ALLPCB

3mm melna lāzera griezuma plastmasa - plastmasas loksnes piegādātājs

Balts 3D drukas pavediens - Amazon

Elektroniskie komponenti - Farnell / Newark

M3 skrūves un vītņotās starplikas - Amazon

Lodāmurs

Tostera krāsns - Virsmas montāžas detaļu komplekts

1. darbība: paneļu PCB

Sākot ceļojumu, es vēlējos virkni mazu PCB, kas varētu uzņemt vairākus LED pikseļus un būtu savienoti kopā ļoti vienkāršā veidā, bez papildu vadiem vai savienotājiem. Es nāca klajā ar ļoti vienkāršu dizainu, kas ļāva WS2812B gaismas diodes savienot kopā un pēc tam nodot ķēdi nākamajai PCB.

Es izveidoju trīs PCB ar šādiem pikseļu izmēriem.

• 1 x 8 - 9 mm x 72 mm
• 4 x 4 - 36 mm x 36 mm
• 8 x 8 - 72 mm x 72 mm

Šim projektam lukturu izveidošanai tiek izmantoti tikai 4x4 un 8x8 dēļi.

Gaismas diodes ir sakārtotas 9 mm režģī gan X, gan Y izmērā, kas ir diezgan cieši saistītas, bet nodrošina pietiekami daudz vietas darbam, ņemot vērā PCB malu savienotājus. PCB ir izveidoti tā, lai, savienojot tos kopā, tiktu saglabāts 9 mm LED režģis. PCB ir vienkārši savienoti kopā, izmantojot plūstošu lodmetālu no vienas plāksnes uz otru.

Katrai gaismas diodei ir savs 100nF kondensators elektriskai atvienošanai un, lai pēc pieprasījuma palīdzētu piegādāt LED strāvu.

Parādīta 4x4 pikseļu plates shēma ar augšējo vara un apakšējo vara slāni, lai ilustrētu gan LED izkārtojumu, gan malu savienotāja izkārtojumu. Zīda ekrānam tika pievienoti marķējumi, lai būtu skaidrs datu pārsūtīšanas virziens starp savienotājiem.

Plātnēs ir arī M3 montāžas caurumi uz 18 mm līdz 18 mm soli, lai vienkāršotu montāžu un stiprinātu starpsienu savienojumus.

Pievienojot lāzera griezuma 3 mm piena baltu akrila loksni, kā parādīts attēlā, gaismas diodēm tiek piešķirts jauks izkliedēts efekts.

Plāksnes tika izgatavotas, izmantojot trafaretu, uzliekot lodēšanas pastu uz vara virsmas stiprinājuma paliktņiem. Pēc tam es ievietoju komponentus uz tāfeles, pārbaudot pareizo orientāciju, pirms cepšanas tostera krāsnī, lai plūstu lodēt. Esmu aptvēris šāda veida DIY zemu izmaksu PCB ražošanu vairākās citās Instructables versijās.

Brīdinājums - NELIETOJIET cepeškrāsni, kas tiek izmantota ēdiena gatavošanai PCB, jo tas var izraisīt pārtikas piesārņošanu. Es saņēmu savu PCB tostera krāsni par £ 10 ($ 15) vietnē eBay.

2. darbība: kontrolējiet PCB

Kad gaismas diodes ir pabeigtas, es gribēju iespēju kontrolēt gaismas diodes no mikrokontrollera. Es sāku izmantot Arduino nano, un tas strādāja lieliski, bet es gribēju gaismai pievienot vēl dažas funkcionalitātes, un tas kļuva arvien neērtāk uzlauzt Arduino dēli. Tāpēc es nolēmu izveidot vēl vienu pielāgotu PCB, lai vadītu gaismu.

Šeit ir dažas funkcijas, kuras es pievienoju savai kontroliera plāksnei.

• Lielāka ātruma mikrokontrolleris ar vairāk ROM un RAM.
• Loģikas līmeņa FET, lai ļautu man globāli ieslēgt un izslēgt gaismas diodes - noderīgi, ieslēdzot un darbojoties ar mazu jaudu.
• Ātrgaitas buferis, lai pārveidotu 3V3 signālu no mikrokontrollera uz 5V, lai vadītu gaismas diodes.
• Pārslēdziet, lai ļautu lietotājam kontrolēt gaismu.
• Foto tranzistors - lai pielāgotu gaismas diodes spilgtumu atbilstoši apkārtējās gaismas līmenim.
• Barošanas avota uzraudzība - lai pārliecinātos, ka mēs nemēģinājām izvilkt lielāku strāvu, nekā var nodrošināt barošanas avots.
• Bluetooth savienotājs - HC05/HC06.
• WIFI savienotājs - ESP8266.
• I2C savienotājs.
• Nākotnes paplašināšanas savienotājs.

Tiek parādīta dēļa shēma, kā arī augšējie un apakšējie vara slāņi. Pievienotajā BillOfMaterials dokumentā ir uzskaitītas sastāvdaļas, kuras es uzstādīju kontroles PCB.

Gaismas sensors ir diezgan svarīgs dizainam, jo WS2812B gaismas diodes spilgtums var ļoti ātri aplūkot un pat sāpēt pilnā spilgtumā. Gaismas sensora izmantošana ļauj automātiski izgaismot gaismas diodes spilgtumu, kas nozīmē, ka uz displeju vienmēr ir patīkami skatīties. Spilgts gaišā, saules apspīdētā telpā un tomēr ērti skatāms kā nakts gaisma aptumšotā telpā.

Atkal, lai izveidotu dēli, lodēšanas pasta tika uzklāta, izmantojot trafaretu, sastāvdaļas ar rokām novietotas ar pincetēm un pēc tam ceptas manā uzticamajā tostera krāsnī.

PCB tiek darbināts, izmantojot 5 V līdzstrāvas avotu, tas var nākt tieši no tīkla tipa barošanas avota vai no 2A USB lādētāja ligzdas.

Parādīts arī mans iepriekšējais mēģinājums izmantot Arduino.

3. solis: 3D drukāts skelets

Sākotnēji es rotaļājos, izmantojot difuzorus ar lāzergrieztām plastmasas loksnēm, bet tas atstāja diezgan neglītu atstarpi starp katru no paneļiem. Es beidzu 3D drukāt apkārtējo difuzoru, jo tas ļāva man izveidot jauku bezšuvju iesaiņojumu sešām LED PCB. Tas arī ļāva man ievērojami samazināt difuzora biezumu, kas nodrošina daudz asāku kopējo displeju.

Iekšēji seši LED PCB tiek turēti kopā, izmantojot 3D drukātu skeletu. Šis skelets iederas dažādos M3 caurumos displeja PCB, turot tos jaukā sešstūra formā.

3D drukātajā skeletā ir arī caurumi, kas ļauj piestiprināt vadības PCB tuvu augšējam lāzera griezuma panelim, ļaujot piekļūt slēdzim un lai gaismas sensors labi nolasītu apkārtējās gaismas līmeni.

Kad dēļi atrodas starp skeletu un difuzoru, es varu viegli lodēt plāksnes kopā, plūstot lodēt starp PCB savienojuma paliktņiem. Es sāku, pievienojot lodmetālu vistālāk esošajam spilventiņam un pēc tam pagriežot gaismu uz tā malas, lai gravitācija palīdzētu ar lodēšanas plūsmu blakus esošajam spilventiņam. Atkārtojiet trīs savienojumus un pēc tam pārejiet pie nākamās plāksnes savienošanas. Sestajā savienojumā starp PCB es pievienoju tikai strāvas un zemes sliedes, atstājot datu savienojumu nesavienotu. Tas nodrošina divus apļveida strāvas ceļus katrai plāksnei, lai savāktu to enerģiju līdzīgi tam, kā gredzena maģistrāle darbojas jūsu mājas iekšējā tīkla vadā.

3D printeri izmanto arī daži starplikas, kas ļauj augšējā un apakšējā lāzera griezuma paneļus labi noturēt.

3D printera faili tika izstrādāti, izmantojot Sketchup, un avots ir pievienots.

4. solis: lāzera griezums augšpusē un apakšā

Lāzergrieztās detaļas ir ļoti vienkāršas sešstūra formas ar atverēm montāžas skrūvju pareizajā vietā.

Augšējā panelī ir neliels caurums gaismas sensoram un vēl viens lielāks caurums stumšanas slēdzim. Apakšējā panelī ir caurums USB barošanas kabelim, kā arī divi mazi caurumi, lai varētu izmantot kaklasaiti, lai nodrošinātu kabeļa deformāciju.

Šo detaļu rasējumi ir iekļauti Sketchup failā iepriekšējā solī.

5. solis: programmaparatūra

Es izvēlējos ierīci PIC24FJ256GA702 kā savu galveno mikrokontrolleri, jo tā darbojas diezgan ātri līdz 32 MHz, izmantojot iekšējo oscilatoru, un tai ir tonnas pieejamās programmas atmiņas un RAM, lai izveidotu jaukas animācijas.

Lai izstrādātu programmaparatūru, es izmantoju Flowcode, jo tas man ļāva simulēt un atkļūdot kodu, kas man palīdzēja radīt jauku, efektīvu kodu, kas darbojas lielā ātrumā. Flowcode ir pieejams bez maksas, pilnībā atbloķēts 30 dienas, un pēc tam jūs varat izvēlēties iegādāties vai vienkārši reģistrēties izmēģinājumam vēlreiz. Tai ir arī jauka tiešsaistes kopiena, kas ir gatava iesaistīties un palīdzēt, ja es pa ceļam sasitu sienas. Sakot, ka visu programmatūru var izveidot, izmantojot Arduino IDE vai līdzīgu, jūs vienkārši zaudētu iespēju simulēt.

Es izmantoju PICkit 3, lai ieprogrammētu PIC iebūvēto vadības PCB. To var integrēt Flowcode, lai tas apkopotu un programmētu, izmantojot PICkit, ar vienu peles klikšķi, līdzīgi kā Arduino lejupielādes poga.

Izvēlētajā mikrokontrollerī nebija iebūvēta EEPROM, kas sākotnēji bija problēma, jo vēlējos saglabāt pašlaik izvēlēto animācijas režīmu. Tomēr tam bija lietotāja programmējama zibatmiņa, un tāpēc es varēju sasniegt šo funkcionalitāti apļa veidā.

Manis izveidotā Flowcode programma ir pievienota. Rekvizītu logs ļauj izvēlēties izmantotā displeja dēļa izmēru. t.i., 4x4 vai 8x8, un tas izveido virkni parametru, piemēram, gaismas diožu skaitu utt., kas pēc tam virza dažādas animācijas, lai vienu programmu varētu izmantot abos displeja izmēros.

Gaismas lietotāja interfeiss ir diezgan vienkāršs. Nospiediet slēdzi mazāk nekā trīs sekundes, un gaisma pāriet uz nākamo režīmu. Pirms katra režīma sākuma režīma indekss tiek parādīts uz katra LED paneļa. Nospiediet slēdzi ilgāk par trim sekundēm, un gaisma izslēdzas. Vēlreiz nospiežot slēdzi, gaisma atkal ieslēgsies un atgriezīsies iepriekšējā izvēlētajā režīmā. Enerģijas zudums gaismai novedīs pie tā, ka, atjaunojot strāvu, gaisma atsāks savu pašreizējo darbību, ieskaitot ieslēgšanas/izslēgšanas statusu.

Šeit ir norādīti dažādi animācijas režīmi, ko gaisma pašlaik var darīt ar pašreizējo programmaparatūru.

1. Krāsu uztriepe - Jauktas krāsas gredzenos
2. Dzīves spēle - uz dzīvības formu balstīta simulācija
3. Vērpšanas modeļi - 2, 3 vai 4 krāsu animēti raksti
4. Viļņu ģenerators - krāsaini sinusa viļņi
5. Fiksēta krāsa - seši atsevišķi krāsu rotējoši paneļi
6. Ēna - Animētas paneļa krāsas Visas/individuāli
7. Bāka - rotējošs viens panelis
8. Gredzeni - animēti horizontāli gredzeni
9. Uguns - animēts uguns efekts
10. Lietus - animēts krāsaina lietus efekts
11. Uguņošana - animēts krāsains uguņošanas efekts
12. Pārslēgšana - animēts ritināšanas efekts
13. Čūska - Animētas retro čūsku cīņas
14. Čūskas - animētas rotējošas čūskas
15. Nejaušs - režīmi no 1 līdz 14 ar lēnu pāreju (aptuveni 60 sekundes)
16. Nejaušs - režīmi no 1 līdz 14 ar ātru pāreju (aptuveni 30 sekundes)

Katrā režīmā ir viens vai vairāki nejauši izvēlēti elementi, ieskaitot animācijas ātrumu un citus parametrus. Dažos režīmos ir arī nejauši izvēlēti elementi, kas laika gaitā var novirzīties vai mainīties, nodrošinot dinamiskākas animācijas. Piemēram, ugunsgrēkam ir nejauši izvēlēts degvielas daudzums, kas tiek pievienots katrā ciklā. Šim daudzumam ir noteiktas augšējās un apakšējās robežas. Laika gaitā šīs robežas var palielināties vai samazināties, ļaujot uguns intensitātei piepildīt displeju vai nokrist līdz dažiem apakšējiem pikseļiem.

6. darbība. Savienojamība

Vadības panelis ir pievienots barošanas avotam, izmantojot USB A kabeli vai līdzstrāvas kontaktligzdas kabeli, kurus abus var iegādāties par ļoti zemām cenām tādās vietnēs kā eBay.

Vadības panelis ir pievienots displeja paneļa nesavienotajai IN kontaktligzdai, izmantojot pieejamu malu savienotāju un standarta 3-virzienu servo lentes kabeli.

Pēc tam augšējās un apakšējās lāzera griešanas plāksnes tiek turētas stāvoklī, izmantojot M3 pannas galvas skrūves un M3 vītņotos starplikas.

Turpmākie uzlabojumi

Ja manai vadības pults ir iespēja pievienot Bluetooth un WIFI, nākotnē varēs veikt jauninājumus, piemēram, animācijas atjauninājumus un gudru integrāciju ar tādām lietām kā Amazon Alexa, izmantojot tiešsaistes pakalpojumus, piemēram, ITTT. Tas ir kaut kas, ko es šobrīd izmeklēju.

Būtu jauki, ja varētu iestatīt lampas krāsu, animācijas režīmu vai pat parādīt īsziņu, vienkārši sarunājoties ar savu viedo palīgu.

Paldies, ka paskatījāties uz manu būvi, un es ceru, ka esmu iedvesmojis jūs sekot manās pēdās vai radīt kaut ko līdzīgu.

Otrās vietas ieguvējs konkursā Make it Glow