"Šarlotes tīmekļa" stila LED kvēldiega pulkstenis: 10 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Kopš pirmo reizi ieraudzīju LED kvēldiega spuldzes, es domāju, ka kvēldiegam ir jābūt kādam labam, bet līdz vietējā elektronikas detaļu veikala slēgšanai tika pagājis laiks, līdz es nopirku dažas spuldzes ar nolūku sagraut un redzēt, ko es varētu darīt ar pavedieniem.

Nepagāja ilgs laiks, lai izlemtu, ka viņi izgatavos interesantu pulksteni un ka būs ļoti jautri peldēt segmentus gaisā, ko aptur tikai to strāvas vadi.

Daļēji veidojot to, es sapratu, ka tas dīvaini atgādina zirnekļa tīklus ar rakstīšanu no grāmatas "Šarlotes tīmeklis"

Paturiet prātā, ka šai ierīcei ir 80 V uz tukšā metāla rāmja. Bet, izmantojot izolējošu līdzstrāvas pārveidotāju un strāvas padevi, ir iespējams pieskarties rāmim un nesaņemt triecienu. Vai vismaz man nav.

1. darbība. Nepieciešamās detaļas

Mani eksperimenti parādīja, ka gaismas diodēm ir nepieciešami aptuveni 55 volti, lai tās iedegtos un spīdētu ar pilnu jaudu ap 100 V. Lietošanā tie ir sakārtoti sērijveida pāros 230V / 240V tirgos un tīri paralēli 110V tirgos. Lampas vāciņā ir sava veida kontrolieris, bet es nolēmu nemēģināt to atkārtoti izmantot, jo es vēlējos, lai pavedieni spīdētu daudz mazāk spilgti. Pilnībā spilgtu LED pulksteni būtu sāpīgi lasīt. 7 segmentu displeja pulkstenim ir nepieciešamas 27 vadības līnijas, un sākotnēji es plānoju izmantot Arduino Mega. Tomēr, apspriežot 100 V (vai vairāk) strāvas vadību caur gaismas diodēm ar mikrokontrolleri nesaistītā IRC kanālā, man teica, ka pastāv vakuuma luminiscences displeju draiveru mikroshēmas. Tie ir lieliski piemēroti konkrētajam darbam, jo tie ņem 4 bitus BCD ievades datus uz ciparu un pārvērš 7 segmenta piedziņas signālos ar iebūvētu un mainīgu strāvas vadību līdz 1,5 mA. Pārbaude parādīja, ka 1,5 mA bija ideāls šim lietojumam. Kritums no 7 bitiem uz 4 bitiem uz ciparu arī nozīmēja, ka es varētu izmantot Arduino Nano vai Uno, lai kontrolētu, jo ir vajadzīgas tikai 13 vadības līnijas. (2 x 4 bitu 0-9 kanāli, 1 x 3 bitu 0-7 kanāli un 1 x 2 bitu 0-3 kanāli)

Es nolēmu izmantot MSF 60 kHz radio signālu, lai Arduino uzzinātu diennakts laiku. Esmu to iepriekš izmantojis ar zināmiem panākumiem, izmantojot gatavos uztvērēja moduļus, no kuriem viens man bija pa rokai. Tomēr pašlaik šķiet, ka tos ir grūtāk atrast, tāpēc varētu būt vieglāk izmantot WiFi moduli, ja kāds vēlas izveidot savu šī pulksteņa versiju.

Pārbaudes laikā es atklāju, ka man visiem bijušajiem Arduino Nanos ir slikta pulksteņa bāze, es pavadīju stundas, gaidot to sinhronizāciju, tad izmisumā mēģināju pieslēgt veco Duemilanove, un tas sinhronizējās jau pirmajā minūtē un pieradu.

Lai izveidotu 80V, kas nepieciešams pavedienu vadīšanai, es izmantoju līdzstrāvas līdzstrāvas pārveidotāju. Ir pieejami daudzi, kas darbojas no 12V. Arduino var darbināt ar 12 V spriegumu, un no tā loģikas tiek radīts ērts 5 V barošanas avots. Bet es aizmirsu šo faktu un nopirku dārgu 5V ieeju. Šī joprojām varētu būt laba izvēle, tas nozīmē, ka programmēšanas laikā pulkstenis darbosies arī no USB, un dārgais pārveidotājs ir ar 5 kV izolētām izejām. (tas nozīmē, ka 80 V rāmis peld, ievērojami samazinot šoka risku)

Gaismas diodes ir pieejamas eBay, nav nepieciešams sasist spuldzes, lai tās novāktu.

Iepirkumu saraksts:

Pašplūstoša vara stieple. 34 SWG (31 AWG / 0,22 mm) darbojas.

Arduino

4 x DS8880 VFD draiveri

Vismaz 28 LED kvēldiegi (bet tie viegli salūst, tāpēc iegūstiet vismaz 25% rezerves daļu)

Līdzstrāvas līdzstrāvas pārveidotājs

47µF 5V kondensators

4.7nF 100V kondensators

Rāmja materiāls (es izmantoju 3 mm x 3 mm x 0,5 U-sekcijas misiņu)

Kaut kāda bāze

Ciānakrilāta līme

Līdzstrāvas ieejas ligzda (vai uz paneļa uzstādīts USB)

60 kHz (vai līdzīgs) uztvērēja modulis un antena.

7 kontaktu apvalka korpusa korpuss (un atbilstošie gofrēšanas spailes)

2. solis: urbt rāmja materiālu

Rāmis ir izgatavots no 1 m garas 3 mm misiņa U-sekcijas (sienas biezums 0,5 mm), un tas neiesaka neko vieglāku.

Gaismas diodes kontrolē zemas puses slēdži. Tas nozīmē, ka katra gaismas diode ir savienota ar vadošu rāmi pie 80 V uz anoda, un pēc tam izolēts vads caur rāmi ved uz vadības IC.

Vadiem ir jāizurbj rāmis. Es nolēmu urbt caurumus ar regulāru 10 mm soli un izveidoju nelielu vadotni, lai iestatītu atstarpes. Rievā apakšā ir rāmja kanāls un tapas (sešstūra atslēga fotoattēlā), kas indeksē esošu caurumu un ļauj urbt vēl divas ar izvēlēto atstarpi.

Urbšanas džiga darbojas arī kā lieces džiga. Tam ir rieva, kas novērš U-kanāla izplatīšanos liekšanas laikā.

Es izmantoju 1 mm caurumus, bet mazāks, iespējams, būtu bijis labāks, padarot līmēšanu vieglāku.

3. solis: salieciet rāmi

Es izdrukāju veidni ārējam rāmim un LED pozicionēšanai. Tas tika pielīmēts pie darbagalda, un tad es rūpīgi ar rokām saliecu misiņa rāmi, lai tas atbilstu.

Liekumi ar atvērto U pusi uz āru bija viegli, taču nebija iespējams veikt iekšējos līkumus, nesalaužot kanālu, līdz es atlaidināju materiālu ar trieciendeguli. Pēc atlaidināšanas tam vajadzēja nedaudz iztaisnot, tāpēc vislabāk ir tikai atkvēlināt tos gabaliņus, kuriem tas patiešām ir vajadzīgs. Vienkārši sasildiet ar degļa degli, līdz tas mirdz blāvi un nav karstāks. Iet pārāk tālu un to izkausēt nebūtu lietderīgi.

Kad rāmis tika veidots, tas tika piestiprināts pie veidnes.

Veidni PDF formātā var atrast šeit. Ja drukā mērogā 1: 1 (der uz A3 papīra), tad perimetrs ir tieši 1 m, lai tas atbilstu materiāla garumam.

4. solis: pievienojiet gaismas diodes

Vispirms noskaidrojiet, kurš gaismas diodes gals ir anods (savienojas ar pozitīvu spriegumu). Manās gaismas diodēs tas tika atzīmēts ar nelielu caurumu tieši plastmasas pārklājuma beigās.

Visiem šiem galiem ir nepieciešama lodēšana pie vadiem, kas ir pielodēti pie rāmja. Es neesmu pilnībā apmierināts ar savu elektroinstalācijas modeli, tāpēc es atturēšos no jebkādu ieteikumu sniegšanas. Izbāzt vadus caur izvēlēto caurumu, nedaudz pievilkt un pielodēt vietā. Pēc tam nogrieziet lieko. Es izmantoju savu Veropen kā stieples dozatoru un turētāju, daļēji tāpēc, ka tā bija pareiza izolācija (veids, ko var izlocīt bez atkailināšanas, pazīstams kā "pašplūstošs")

Pēc tam jūs varat sākt veidot ciparus, nostiprinot slēdža (katoda) vadus ar ciānakrilāta līmi vietā, kur tie iziet cauri rāmja caurumiem. Pārliecinieties, ka atstājat pietiekami daudz garuma, lai cilpu ap rāmi un pamatni / vadības kārbu.

Jūs varat atbalstīt vadus viens no otra, lai iegūtu apaļus stūrus un izvairītos no vadu pārejas ciparu priekšā. Lodējiet tos, ja tie ir strāvas vadi, pielīmējiet tos, ja pārslēdzat vadus. Ciparu stūriem izskatās, ka vadiem ir jāsaskaras, bet, ja nepieciešams, tos ir viegli turēt izolētus viens no otra.

5. solis: izveidojiet pamatni un rāmja pēdas

Es izveidoju ozola pamatni un apstrādāju misiņa kājas rāmim uz manas CNC virpas. Bet jebkura veida kastes būtu piemērotas, un 3D drukātas kājas rāmim darbotos labi, es esmu pārliecināts.

Pēdas ar M5 skrūvēm tiek turētas uz leju caurumiem, kas novirzīti no centra rāmja atveres. Skrūves iekļaujas pamatnē apstrādātajās spraugās. Vadi iet caur tām pašām spraugām. Sloti ļauj regulēt kāju attālumu, lai noteiktu vadu spriedzi (zināmā mērā).

Vienai no skrūvēm papildus ir cilpiņa un vads, lai misiņa rāmim piegādātu +80 V strāvu.

Antenas kronšteina un PCB stiprinājuma STL faili atrodas manā Github.

6. darbība: izveidojiet un pārbaudiet kontroles PCB

Kontroles PCB izgatavošanas līdzekļi ir aprakstīti iepriekšējā instrukcijā.

Es nestrādāju no shēmas, es to izdomāju, ejot līdzi. Tomēr pēc tam esmu izveidojis shematisku shēmu.

PDF formāts vai KiCAD

Šai shēmai var nebūt dažas kļūdas, kuras Arduino skice ir kodējusi, un tai var būt papildu kļūdas, kuru trūkst īstajam pulkstenim.

Svarīgi punkti, kas jāpatur prātā, ir tas, ka līdzstrāvas līdzstrāvas pārveidotājs ir jāpievieno Arduino V-in tapai, un loģikas barošanas un radio uztvērējs jāpievieno regulētajam 5 V spriegumam. Tas nozīmē, ka Arduino un pārveidotājs var darboties no jebkura barošanas avota līdz 12 V, un loģika joprojām redz tikai regulētu 5 V.

7. solis: piestipriniet ciparus pie pamatnes un sakārtojiet visus vadus

Ja vadi īslaicīgi tiek turēti kanālā ar nelieliem lentes gabaliem, daudzus pavedienus var novest līdz pamatnei. Es izmantoju regulējamu pastiprināmo pārveidotāju, lai noskaidrotu, kurš vads ir kurš. Es vispirms to iestatīju uz spriegumu, kas tikai iedegtu brīvu LED kvēldiegu, pēc tam caur rāmja atveri izbāza pozitīvo izvadi. Pēc tam, pieskaroties emaljētā vara stieples gala griezuma galam pie negatīvā barošanas vada no pārveidotāja, es varēju redzēt, kuram segmentam katrs vads atbilst. Pēc tam es saspiedu vadu tapā un daļēji iegriezu savienotājā.

Spailes pēc gofrēšanas nevadās, tās arī jāpielodē, lai izlauztu emaljas izolāciju. Pēc lodēšanas tapas tika stumtas līdz mājām.

8. solis: zibspuldziet Arduino

Arduino skici var atrast šeit.

github.com/andypugh/LEDClock

Ir divas skices, viena pulksteņa rādīšanai un otra, kas katrā kanālā vienkārši iet caur cipariem no 0 līdz 9.

Šī testa skice ļaus jums noskaidrot, kuras galvenes izejas tapās ir jāmaina un vai ir jāmaina kāda no BCD datu līnijām. (Ja paskatās uz skici, jūs redzēsit, ka elektroinstalācijas muļķu dēļ man bija jāmaina pāris kanāli, tos bija vieglāk labot programmatūrā).

9. darbība. Neapmierināti gaidiet radio sinhronizāciju

Radio pulkstenim ir jāiegūst pilna minūte datu. Arduino skice mirgo desmito stundu ciparu centrālajā joslā, lai atbilstu ienākošajiem radio datiem, un minūtes parāda, cik noklusēto datu bitu ir ieradies. Ja tas sasniedz 60, tad ir labi dati un tiek parādīts laiks.

Pilnīgas atklāšanas garā šī ir simulācija. Šķiet, ka es varētu sinhronizēt tikai tad, kad tas tiek darbināts no mana Mac USB un ja tas atrodas kaut kur nefotogēnisks. Reālu datu gadījumā vienas sekundes impulsi ir dažāda garuma, lai kodētu bināro.

Ir arī slinks elements (tas spīd, bet blāvāk nekā citi) Gaismas diode pati par sevi ir laba. Es baidos no problēmas ar vadītāja mikroshēmu, bet vispirms mēģināšu atkārtoti pieslēgt emaljēto varu. (patiesībā es, iespējams, vienkārši vadīšu papildu vadu)

10. solis: pabeigšana

Vadi var tikt turēti kanālā ar noņemtas izolācijas garumu no aptuveni 1,5 mm2 stieples. Bet esiet uzmanīgi, lai nesabojātu plānos vadus.

Atruna: Es neapgalvoju, ka esmu pirmais, kurš izdomāja ideju par šo pavedienu izmantošanu pulkstenim, taču ideju es nācu klajā patstāvīgi. Pētot piemērotus autovadītājus, es atradu šo 2015. gada ziņu, kurā redzams pulkstenis, kas izgatavots no tiem pašiem pavedieniem (lai gan šķiet, ka viņš ir elastīgs, kas būtu bijis daudz vieglāk).

Es, iespējams, esmu pirmais, kas viņus pakarina kosmosā uz to strāvas vadiem, taču es arī negribētu uz to likt likmes.