RGB LED šķiedru optikas koks (aka Project Sparkle): 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Vai jūsu istaba šķiet pārāk garlaicīga? Vai vēlaties tam pievienot mazliet dzirksti? Lasiet šeit, kā uzņemt RGB gaismas diodi, pievienot šķiedru optisko vadu un padarīt to spīdīgu!

Projekta Sparkle pamatmērķis ir uzņemt īpaši spilgtu gaismas diodi, kā arī kādu gala mirdzuma šķiedru optisko kabeli un savienot to arduino, lai radītu jauku apgaismojuma efektu. Šī ir optisko šķiedru zvaigžņu flīžu/griestu imitācija, bet uzstādīta vertikāli, jo nevaru urbties manos griestos un neizmanto iepriekš izgatavotu apgaismotāju optisko šķiedru vadu apgaismošanai. Tātad patiešām tas ir veids, kā iegūt atdzist optisko šķiedru efektus, neieguldot dārgos apgaismotājos. Savienojot to ar LED arduino, tiek nodrošināta arī jebkura veida pielāgošana un krāsu uzlabošana! Labākais no abām pasaulēm! Materiāli: 10W LED - $ 5 - eBay. ** Brīdinājums, tas ir ļoti gaišs. NESKATIETIES tieši uz šo, kad tas ir ieslēgts. Ielīmējiet to zem kastes pārbaudei vai citam piemērotam pārklājumam ** Optiskās šķiedras gala spīduma stieple - ~ 25-30 USD - es to iegādājos tiešsaistē no TriNorthLighting. Optisko šķiedru kabeli parasti pārdod pēda ar dažādiem kabeļa pavedienu numuriem. Jo mazāk kabeļa šķiedru, jo biezāks ir katrs atsevišķais vads, kas nozīmē gaišāku gala punktu kopumā. Pārbaudiet šo lapu, lai iegūtu ērtu diagrammu par kabeļa numuru un platumu. 12V, 2Amp barošanas avots - ~ 10 ASV dolāri - man bija viens, kas atrodas apkārt. Slepenie materiāli: Lielākā daļa no šīm daļām ir lietas, kas cilvēkiem būs apkārt, un tās var atkārtoti izmantot citiem projektiem Arduino - $ 25-30 - Es izmantoju Arduino Uno R3 maizes dēli - ~ Lodāmurs 5 ASV dolāri - jebkurā vietā no 10 ASV dolāriem līdz lielākas shēmas komponentiem - katrs maksā tikai dažus centus, visgrūtākais jautājums, iespējams, ir, kur mūsdienās tos iegūt. Stieples, stieples noņēmēji, griezēji utt. veikals. Tas ir materiāls, ko es izmantoju, lai austu optiskās šķiedras pavedienus pie sienas

1. darbība: shēmas sastāvdaļu pārskats

Izņemot pamata vadu (un gaismas diodi), mūsu shēmai ir divas galvenās sastāvdaļas: tranzistori un rezistori. Tranzistori Tātad mums ir 10 W LED, barošanas kabelis un arduino. Mērķis ir pieslēgt gaismas diodi pie maizes dēļa un piestiprināt arduino pie tā paša maizes dēļa tā, lai arduino varētu izvadīt vērtību un gaismas diode iedegtos noteiktā spilgtumā (kas atbilst arduino izvadītajai vērtībai). Jautājums ir tāds, ka arduino var piegādāt tikai 5 V, bet mūsu LED ir nepieciešams 12 V (piezīme: tas var mainīties atkarībā no izmantotās jaudas gaismas diodes). Šeit nāk strāvas padeve. "Kā mēs kādreiz savienosim arduino, LED un barošanas avotu ?!" jūs varētu jautāt. Atbilde ir maģija. TRANSISTORU burvība! Vienkārši sakot, tranzistors ir pastiprinātājs vai slēdzis. Šajā gadījumā mēs to izmantojam kā slēdzi. Vienā tapā tas tiks pievienots arduino, cits - pie barošanas avota un trešais - ar LED. Kad arduino nosūta strāvu, kas pārsniedz noteiktu slieksni, tranzistors “ieslēgsies” un ļaus tam darboties strāvas padeves spriegumam, iedegot LED. Ja no arduino nav pietiekami daudz strāvas, tranzistors neļaus strāvas padevei cauri tam un gaismas diode būs izslēgta. Pārejas tranzistora veids ir pazīstams kā komutācijas vai savienojuma tranzistors. Pieejami daudzi dažādi veidi, kuriem ir dažādas īpašības, piemēram, spriegums, kas nepieciešams kontaktiem, peļņa utt. Es aicinu ikvienu interesentu lasīt vairāk par tranzistoriem, lai tos labāk izprastu. 10W gaismas diodei ir četras tapas, vienā pusē zeme un otrā pusē katras krāsas tapa. Ja mēs vēlamies kontrolēt katru krāsu atsevišķi (lai varētu attēlot jebkuru RGB krāsu kombināciju), katrai krāsai jābūt ar savu tranzistoru, tāpēc mums ir nepieciešami trīs tranzistori. Sīkāka informācija par izmantotajiem tranzistoriem būs nākamajā solī. Rezistori Tagad, kad esam sapratuši, kā ieslēgt LED, ir vēl viena problēma. Visa šī vara ne vienmēr ir laba lieta! Mēs nevēlamies saīsināt gaismas diodi, tāpēc tam jāpievieno rezistori. No četrām gaismas diodes tapām iezemējuma tapai nav nepieciešams rezistors, jo tā tikai zemējas. Bet trīs krāsu tapām būs nepieciešams vismaz viens rezistors, un, tā kā dažādas krāsas rada atšķirīgu spriegumu, tās nebūt nav vienādas pretestības. "Kā mēs kādreiz izdomāsim šīs vērtības ?!" jūs varētu jautāt. Nu atbilde ir MAGIC. MATEMATIKAS burvība! (Lasiet tālāk, es apsolu, ka tas ir tā vērts …)

2. darbība: ķēdes komponentu aprēķināšana

Tranzistoru tips Kā minēts iepriekšējā solī, šeit izmantotie tranzistori ir pārslēgšanas veidi. Kāda veida tranzistors ir nepieciešams ķēdē, ir atkarīgs no tā, ko ķēde pieprasa, taču šajā shēmā ir piemērots 2N2219 tranzistors. Ņemiet vērā, ka varat izmantot citu tranzistoru, nevis 2N2219, ja tam ir pareizās shēmas, ar kuru strādājat, specifikācijas. (Būtu jāpiemēro arī izplatītākajam 2N2222 tranzistoram) Atkarībā no tranzistora veida trīs tranzistora tapas būs vai nu "emitētājs, bāze, kolektors", vai "vārti, avots, drenāža". 2N2219 tips ir pirmais. Ir daudz tranzistoru korpusu tipu, tāpēc, lai noteiktu, kura tapa atbilst emitētājam, pamatnei un kolektoram, ir pienācis laiks iepazīties ar tehnisko lapu! Tranzistoram nepieciešami arī divi rezistori. Viens savieno tranzistora pamatni ar arino - tā var būt jebkura vērtība, parasti aptuveni 1 kΩ. Tas tiek izmantots, lai jebkura arduino viltus strāva neizraisītu tranzistora iedarbināšanu un nejaušu gaismas ieslēgšanu. Otrais nepieciešamais rezistors savieno pamatni ar zemi un parasti ir liela vērtība, piemēram, 10 kΩ. Rezistoru veidi Lai pievienotu barošanas avotu LED, mums ir jāizmanto daži rezistori. Katrai gaismas diodes krāsai ir atšķirīga nepieciešamā sprieguma ievade. Konkrētās vērtības ir atkarīgas no jūsu izmantotās gaismas diodes, bet standarta 10 W gaismas diodēm tie, iespējams, būs pareizajā diapazonā: sarkans - 6–8 V zaļš - 9–12 V zils - 9–11 V gaismas diodei nepieciešama strāva: 3 milliAmp (mA) Barošanas spriegums: 12 V Tātad situācija ir šāda: mēs izmantojam 12 V barošanas avotu, lai ieslēgtu gaismas diodi, un katrai krāsai vajadzētu saņemt spriegumu, kas ir mazāks par to. Mums ir jāizmanto rezistori, lai samazinātu spriegumu, ko katra gaismas diodes faktiski redz. Lai noteiktu vajadzīgās pretestības vērtību, ir pienācis laiks iepazīties ar Oma likumu. Piemēram, sarkanai krāsai: spriegums = strāva * pretestība…. Pārrakstīt uz pretestību = spriegums (kritums) / strāvas pretestība = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (4 V vērtība ir no 12 V (barošanas avots) - maksimālais sarkanais diapazons (8 V)). Atkarībā no jūsu rezistora veida (ti, tā lieluma) tas var izkliedēt tikai noteiktu enerģijas daudzumu. Ja mēs izmantosim rezistorus, kas nespēj izkliedēt pietiekami daudz enerģijas, mēs tos sadedzināsim. Formula jaudas aprēķināšanai pret rezistoru nāk no Oma likuma: tā ir jauda = spriegums * strāva. Jauda = 4V * 0,3 A = 1,2 W Tas nozīmē, ka mums ir nepieciešams 13,3Ω, vismaz 1,2 W (vismaz) rezistors, lai pārliecinātos, ka mūsu gaismas diodes ir drošas. Problēma ir tā, ka visbiežāk sastopamie rezistori ir 1/4 W vai mazāk. Ko darīt?! Izmantojot rezistoru uzstādīšanas burvību paralēli, mēs varam atrisināt problēmu. Paralēli apvienojot četrus (1/4 W) rezistorus, kopējā jaudas izkliede palielina līdz 1 W. (Ideālā gadījumā mēs paralēli pievienotu piecus rezistorus, bet, tā kā 1,2 W būs redzams tikai tad, kad tas būs maksimāli apgaismots, un mēs izmantojam nedaudz mazāk). Pievienojot rezistorus paralēli, to pretestība samazinās proporcionāli (tas nozīmē, ja paralēli apvienosim četrus 13,3 Ω rezistorus, kopējā pretestība būs tikai ~ 3 Ω) Lai iegūtu pareizo pretestību un jaudas izkliedi, mēs varam apvienot četrus 68 Ω 1/4W rezistorus paralēli. Mēs iegūstam šo skaitli, reizinot 13.3Ω ar četriem, kas ir ~ 53Ω, un pēc tam ņemot nākamo augstāko standarta vērtību rezistoram. Kopumā: lai barotu sarkano krāsu, mums paralēli jāizmanto viens 13,3Ω 1W rezistors vai četri 68Ω 1/4 W rezistori. Lai aprēķinātu pretestību, kas nepieciešama citām krāsām, izmantojiet to pašu procesu. Nepieciešamo ķēdes komponentu kopsavilkums: 3 x 2N2219 tranzistori 3 x 1kΩ rezistori 3 x 10 kΩ rezistori Sarkans: 4 x 68Ω 1/4 W rezistori Zils: 4 x 27Ω 1/ 4W rezistori Zaļš: 4 x 27 Ω 1/4W rezistori

3. darbība: shēmas shēma / shēmas izveide

Izgājis matemātiku un savācis visus nepieciešamos gabalus, ir pienācis laiks tos salikt kopā!

Vispirms paņemiet barošanas avotu un pārtrauciet tā savienojumus beigās un izolējiet strāvas un zemējuma vadus. Pievienojiet zemējuma vadu vienai no maizes dēļa sliedēm. Lodējiet barošanas vadu pie lodēšanas ar nepieciešamajiem rezistoriem uz gaismas diodes. Pēc tam izveidojiet ķēdi, kā norādīts shēmas shēmā. Ņemiet vērā, ka visi ķēdes pamati (arduino zeme, tranzistora pamatnes, barošanas avoti) ir kaut kādā veidā jāsavieno kopā.

4. solis: Arduino kods

Esam gandrīz klāt! Laiks savienot mūsu ķēdi ar arino.

Kods šeit tikai palaiž RGB gaismas diodi krāsu ciklā (t.i., pārbauda visu varavīksni). Ja esat iepazinies ar arduino, tad tas nav pārāk sarežģīti. Šo kodu sākotnēji neesmu rakstījis es, bet es godīgi neatceros, no kurienes es to lejupielādēju; tas bija atvērts avots. Ja atceros vai kāds zina avotu, es to labprāt minēšu. Skice ir ielīmēta zemāk. Vienkārši pārliecinieties, ka skices tapas vērtības atbilst arduino tapām, ko izmanto, lai izveidotu savienojumu ar LED. Viss kods nosūta katrai LED krāsu tapai individuālu vērtību (no 0 līdz 255). Ja vēlaties, lai tiktu parādīta kāda konkrēta krāsa, apskatiet RGB krāsu diagrammu // Darbina RGB gaismas diodi, izmantojot krāsu riteņa ciklu int brightness = 0; // cik spoža ir gaismas diode. Maksimālā vērtība ir 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup () {// pasludināt tapas par izvadi: pinMode (RED, OUTPUT); pinMode (GREEN, OUTPUT); pinMode (ZILS, IZEJA); } // no 0 līdz 127 void displayColor (uint16_t WheelPos) {baits r, g, b; slēdzis (WheelPos / 128) {gadījums 0: r = 127 - WheelPos % 128; // Red down g = WheelPos % 128; // Zaļš uz augšu b = 0; // blue off break; 1. gadījums: g = 127 - WheelPos % 128; // zaļš uz leju b = WheelPos % 128; // zils uz augšu r = 0; // red off break; 2. gadījums: b = 127 - WheelPos % 128; // zils uz leju r = WheelPos % 128; // sarkans uz augšu g = 0; // green off break; } analogWrite (SARKANS, r*2); analogWrite (ZAĻS, g*2); analogWrite (ZILS, b*2); } void loop () {displayColor (rad); kavēšanās (40); rad = (rad+1) % 384; }

5. darbība: pievienojiet optisko šķiedru vadus

Pat ja jūs nepabeidzat šo darbību, patīkami ir tas, ka tagad mums ir satriecošs, spilgts, pilnībā pielāgojams RGB LED. Es izvēlējos to apvienot ar optisko šķiedru, bet tiešām jūs varat darīt visu, ko vēlaties! Uztaisīt saldu prožektoru? Iedegt disko bumbu? Tik daudz iespēju!

Es sākotnēji iegādājos piecas pēdas 50 šķiedru šķiedras, 10 pēdas 12 šķiedru šķiedras un 5 pēdas 25 šķiedru šķiedras. Es galu galā samazināju garumu uz pusi, lai man būtu vairāk plankumu, lai gan paši vadi bija īsāki. Es izvēlējos veidot koku, jo nevarēju tos uzstādīt caur sienu. Tills tika pielīmēts pie sienas, izmantojot gumijas cementu (tills ir diezgan viegls, tāpēc ar lenti varētu pietikt). Šķiedras caur tills tiek pavedinātas kokā līdzīgā zīmējumā. Izmantojot tukšu/žāvētu sodas kārbu, gaismas diode tiek novietota apakšā, un šķiedras tiek pievienotas tās augšpusē. Vislielākā problēma šajā brīdī ir mēģināt pārliecināties, ka gaisma iet caur šķiedrām, nevis tikai caur sodas kannas augšpusi. Šķiedru cieši iesaiņošana folijā var palīdzēt, taču es iesaku izmēģināt jebkuru iestatījumu, kas, jūsuprāt, varētu darboties. Salieciet visus šos gabalus kopā, un mums ir mūsu koks!

6. solis: ballītes laiks

Nekas cits neatliek, kā aptumšot gaismas, ieslēgt Arduino un gozēties mūsu jaunās optiskās šķiedras iestatījumos!

Es pievienoju arī iestatīšanas video. Tas izskatās labāk personīgi, bet jūs varat redzēt, kā tas lēnām pārvietojas pa krāsu riteni.