Levituojanti LED lempa: 6 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Ar kada nors žaidėte su magnetais ir bandėte juos levituoti? Esu tikras, kad daugelis iš mūsų turime tai, ir nors tai gali atrodyti įmanoma, labai atidžiai įdiegus, po kurio laiko suprasite, kad to padaryti iš tikrųjų neįmanoma. Taip yra dėl Earnshaw teoremos, kuri įrodo, kad neįmanoma levituoti objekto tik feromagnetinėmis medžiagomis. Tačiau mes turime sprendimą. Užuot naudoję magnetus, mes levituosime lempą, naudodami iliuziją, vadinamą įtempimu, ir pagaminsime lempą, kuri atrodo tarsi plaukiojanti!

1 žingsnis: reikmenys

Norint pagaminti šią lempą, reikia įvairių priedų:

Elektronika:

• „Arduino Nano“lenta
• Jumperio laidai
• 24 LED žiedas
• 9 V baterija
• 9V akumuliatoriaus jungtis

Dekoratyvinės medžiagos:

• Kartonas (arba medis, jei naudojamas pjovimas lazeriu)
• Žvejybos linija (bet kuri turėtų veikti ir stengtis pasirinkti kuo skaidresnę)

Kiti:

• Guminė juosta
• Karštas klijų pistoletas
• Karštų klijų lazdelės
• Litavimo įranga
• Velcro

2 žingsnis: Surinkite elektroniką

Pirmiausia turime surinkti elektronines dalis. Tai paprasta ir tai galima padaryti keliais veiksmais:

1. Lituokite 9 V akumuliatoriaus jungtį prie „Arduino Nano“plokštės. Tai gali būti šiek tiek sunku, tačiau tai yra esminė projekto sėkmės dalis, nes dėl nepakankamos valdybai suteiktos galios ji netinkamai veiks. Prijunkite raudoną laidą prie VIN kaiščio, o juodą - prie vieno iš plokštės GND kaiščių.
2. Lituokite kaiščius prie LED žiedo galo. Šiuose 24 šviesos diodų žieduose paprastai yra 4 litavimo vietos, tačiau šiame projekte naudosime tik 3: DI, VCC ir GND. DO dalis nebus naudojama šiame projekte. Lituokite jį viela nukreipta į žiedą, nes žiedo išorė bus paslėpta už popieriaus lapo, tačiau jei jungiamieji laidai bus lituojami netinkama kryptimi, jis išsikiš iš lempos.
3. Prijunkite laidus prie „Nano“. DI turi būti prijungtas prie D5 kaiščio, VCC prijungtas prie 5 V, o GND - prie GND, atitinkamai ant LED žiedo ir „Arduino Nano“.

Ir jūs baigėte elektroniką!

3 žingsnis: „Tensegrity“skulptūra

Šiame projekte mes naudojame įtampą, kuri yra terminas, naudojamas apibūdinti įtampos panaudojimo veiksmą, kad kažkas laikytųsi vietoje. Jei norite tik sukurti skulptūrą, galite atsisiųsti „Adobe Illustrator“failą, skirtą pjaustyti lazeriu, arba pažvelgti į nuotrauką ir iškirpti ją patys.

Jei norite suprasti, kaip tai veikia, skaitykite toliau!

Ši įtempta skulptūra naudoja meškerę, kad atrodytų labiau kaip levituojantis objektas. Anotuotoje nuotraukoje kiekvienos iš 6 eilučių padėtis paryškinta skirtingomis spalvomis. Ilgesni raudoni yra tie, kurie neleidžia viršuje nukristi. Pavadinkime tai „struktūrinėmis linijomis“. Tada mes turime mėlynas linijas, kurios yra daug trumpesnės nei raudonos, laikydamos viršutinę dalį aukštyn. Pavadinkime tai „levitacijos linijomis“.

Mūsų įtempimo skulptūroje levitacijos linijos yra tos, kurios laiko struktūrą aukštyn. Kadangi viršutinė dalis dėl gravitacijos nori judėti žemyn, levitacijos linijos turi išlaikyti konstrukciją aukštyn. Kai jie yra pritvirtinti, jie yra labai įtempti, laikydami viršutinę konstrukcijos dalį aukštyn. Vienas iš jų yra dviejose iš keturių skulptūros pusių, nors teoriškai pakanka vieno, kad išlaikytų struktūrą.

Tačiau jei bandėte pritvirtinti tik levitacijos linijas, pastebėsite, kad ji lengvai nukrenta. Taip yra todėl, kad viršutinė dalis yra pritvirtinta tik dviem taškais, o to nepakanka, kad būtų užtikrinta stabili struktūra. Įsivaizduokite sūpynę. Jis pritvirtintas viena linija, leidžiančia jam laisvai judėti. Mūsų atveju viršutinė dalis yra pritvirtinta dviem taškais, o du taškai sudaro liniją, todėl mūsų įtempto skulptūros viršus, kuriame yra tik levitacijos linijos, yra tik sūpynės.

Čia vaidina struktūrinės linijos. Šios linijos taip pat yra įtemptos ir palaiko konstrukciją. Jei konstrukcijos viršus palinksta bet kuria kryptimi, konstrukcinės linijos kita kryptimi laikys konstrukciją vietoje, todėl konstrukcija taps stabili.

Nors tai atrodo kaip magija, iš tikrųjų už visos skulptūros slypi daugybė priežasčių!

4 žingsnis: konstrukcijos surinkimas

Dabar atėjo laikas surinkti konstrukciją, kad prie jos būtų pritvirtinta lempa. Ši dalis yra gana paprasta:

1. Raskite pagrindo gabalus. Jie visada yra didžiausi kvadratiniai.
2. Uždėkite „rankos“gabalus. Įsitikinkite, kad žiūrint iš šono visi jie nukreipti ta pačia kryptimi. Tai užtikrina, kad įtempimo struktūrą bus galima surinkti taip, kaip numatyta.
3. Uždėkite vieną iš šoninių dalių. Tai leidžia mums įsitikinti, kad klijuojant rankos dalis nėra per daug įstumta, ir galime įsitikinti, kad galima sulygiuoti visą konstrukcijos pagrindą.
4. Surinkite likusią konstrukcijos dalį. Gabalai turėtų tiksliai patekti į vietą, o šiek tiek priklijuodami gausite tai, kas parodyta aukščiau.

Tai padarius, laikas prijungti žvejybos linijas prie konstrukcijų.

1. Naudodami karštus klijus, priklijuokite keturis žvejybos linijos gabalus prie kiekvienos konstrukcijos dalies kampo. Įsitikinkite, kad jie visi yra vienodo ilgio.
2. Klijuokite žvejybos liniją prie atitinkamų kitos konstrukcijos kampų. Man buvo lengviau klijuoti, jei visa konstrukcija gulėjo, todėl man nereikės jos laikyti rankomis.
3. Klijuokite „levitacijos linijas“. Po to, kai klijai atvės, stumkite viršutinę ir apatinę dalis kiek įmanoma toliau, o tarp jų priklijuokite paskutines dvi žvejybos linijas, sujungiančias konstrukcijos rankas.

Jei pavyko taip toli, tada gerai! Daugumą darbų jau padarei:)

Dabar turime surinkti lempą. Ši dalis tikrai paprasta:

1. Klijuokite LED žiedą prie apskrito „rato“gabalo, kurio viduryje yra dvi skylės. Įsitikinkite, kad jungiamojo laido plastikinė atrama yra visiškai išorinio apskritimo viduje.
2. Klijuokite dvi apskritas dalis. Klijuokite pirmąjį „rato“gabalą su visu apskritimu su dviem skylėmis viduryje. Tai yra mūsų levitacinės lempos viršus.
3. Prijunkite akumuliatorių prie paskutinės stačiakampės dalies. Šis gabalas turi skylę, skirtą 9 V akumuliatoriui, ir pritvirtinkite ją kartu su „Arduino Nano“plokšte guminėmis juostomis. Nepamirškite čia nenaudoti klijų: baterija ilgainiui išsikraus ir neturėsite kuo naudotis!
4. Paimkite B5 popieriaus lapą ir priklijuokite aplink lempos kraštą. Tai veikia kaip lempos gaubtas, taip pat neleis žiūrovams matyti plokštės ir lempos baterijos.
5. Jūs galite pakabinti kažką iš lempos apačios. Kai kuriose savo nuotraukose aš bandžiau naudoti trumpus, supjaustytus šiaudų gabalus, kad sukurtų liustra efektą, tačiau vėliau jį išėmiau, nes tai trukdė mano nuotraukoms. Galite būti kūrybingi, ką čia įdėjote!
6. Klijuokite lempos viršutinę dalį prie paskutinio rato gabalo. Dar kartą įsitikinkite, kad visos meškerės linijos dalys yra vienodo ilgio.
7. Klijuokite velcro ant antrojo rato viršaus ir prie viršutinės konstrukcijos dalies apačios. Tai laikys lempą vietoje, kol ji levituoja. Velcro naudojimas leidžia jį nuimti ir prireikus suteikti naują bateriją.

5 žingsnis: kodavimas

Dabar čia yra linksmoji dalis: kodavimas, kaip norite, kad lempa atrodytų! Aš čia naudojau besisukančią RGB lemputę, tačiau nesivaržykite sukurti viską, ko norite, ir būkite kūrybingi!

Žinau, kad kiekvieną kodo dalį paaiškinau savarankiškai savo paskutinėje instrukcijoje, tačiau šį kartą visus paaiškinimus įtraukiau į kodo komentarus. Kol tyrinėjate kodą, atminkite, ką sukūriau: besisukančią vaivorykštės lempą. Jei šis paaiškinimas nebuvo pakankamai geras (nežinau, kaip kitaip paaiškinti), visada galite pažvelgti į vaizdo įrašą, pateiktą pradžioje. Galite pamatyti žemiau esantį kodą arba atsisiųsti jį iš žemiau esančios „Arduino Create“svetainės nuorodos!

„Arduino“sukurkite nuorodą

(Be to, jei pakankamai žmonių paprašys manęs išsamiau paaiškinti kodą, galbūt aš ką nors padarysiu …)

Levitating_Lamp.ino

#įtraukti// įtraukite biblioteką, kad galėtumėte naudoti LED žiedą

#definePIN5 // kaištis, prie kurio prijungtas LED žiedas

#defineNumPixels24 // pikselių skaičius žiede. yra žiedai su 8 šviesos diodais arba galite naudoti LED juostelę su neopikseliais. Tiesiog nepamirškite nurodyti, kiek šviesos diodų turite!

„Adafruit_NeoPixel“pikseliai („NumPixels“, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // paskelbti šviesos objektą, vadinamą taškais. Kodas bus vadinamas LED žiedu.

#defineDELAYVAL20 // tai nustato, kiek laiko lenta turėtų laukti, kol bus pasukti žibintai. Jei tai padarysite mažesnę, vaivorykštės spalvos suksis dar greičiau.

int r [NumPikseliai]; // tai raudona visų šviesos diodų vertė

int g [NumPikseliai]; // tai žalioji visų šviesos diodų vertė

int b [NumPikseliai]; // tai yra mėlyna visų šviesos diodų vertė

pastovus skirtumas = 31; // tai nustato ryškumo vertę. Maksimalus skaičius yra 31, tačiau veiks bet koks skaičius x, kuriame 0 <x <32.

/////// Nustatykite pradinę žibintų padėtį ////////

voidsetLights () {

int R = 8*skirtumas, G = 0, B = 0; // visų šviesos diodų pradinė padėtis

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

r = R;

g = G;

b = 0;

}

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

g [i+8] = G;

b [i+8] = B;

r [i+8] = 0;

}

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

r [i+16] = R;

b [i+16] = B;

g [i+16] = 0;

}

}

/////// Baigti nustatyti pradinę šviesos diodų padėtį ////////

voidsetup () {

pixels.begin (); // įjunkite pikselių objektą

setLights (); // nustatyti pradinę šviesos diodų padėtį

}

int idx = 0; // nustatyti pradinę šviesos diodų sukimosi padėtį

voidloop () {

/////// nustatykite kiekvieno šviesos diodo spalvą ////////

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

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

pixels.show ();

}

/////// baigti nustatyti šviesos diodų spalvą ////////

vėlavimas (DELAYVAL); // palaukite DELAYVAL milisekundžių

idx ++; // perkelkite šviesos diodų sukimąsi vienu

idx%= 24; // modifikuokite reikšmę 24. Tai apriboja idx reikšmę nuo 0 iki 23 imtinai

}

Peržiūrėti rawLevitating_Lamp.ino, kurį su „❤“priglobia „GitHub“

6 žingsnis: Užbaikite

Dabar atėjo laikas įjungti lempą, priklijuoti velcro prie konstrukcijos ir išjungti šviesas: rodomas laikas. Nedvejodami atlikite bet kokius norimus pakeitimus ir pasidalykite su pasauliu tuo, ką sukūrėte įgyvendindami šį projektą!

Sėkmės ir toliau tyrinėkite!