Animacinė nuotaikos ir naktinė šviesa: 6 žingsniai (su nuotraukomis)

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

Žavėdamasis apsiribojimu šviesa, nusprendžiau sukurti mažų modulinių PCB, iš kurių būtų galima sukurti bet kokio dydžio RGB šviesos ekranus, pasirinkimą. Sukūrusi modulinę PCB, suklupau mintyje, kad juos reikia sudėti į šešiakampį, kad būtų sukurtas 3D ekranas, kurį būtų galima panaudoti kuriant bet ką - nuo paprastos naktinės miegamojo lemputės iki nuotaikos šviesos, kuri nebūtų pernelyg netinkama. aukščiausios klasės restorane.

Žinoma, naudojant tuos pačius principus, galima sukurti ir kitas formas.

Štai keletas animacijų, kurios šiuo metu veikia šviesoje.

• Ugnis
• Lietus
• Gyvatė (retro)
• Gyvenimo žaidimas
• Bangos formos svyravimai
• Švyturys
• Verpimo modeliai (kirpykla)

Šiuo metu lemputė yra dviejų dydžių - maža (96 šviesos diodai) ir didelė (384 šviesos diodai), tačiau ją galima padidinti, jei reikia.

Prekės

WS2812B šviesos diodai - „AliExpress“

PCB - ALLPCB

3 mm juodo lazeriu supjaustyto plastiko - plastiko lakštų tiekėjas

Balta 3D spausdinimo gija - „Amazon“

Elektroniniai komponentai - Farnell / Newark

M3 varžtai ir srieginės tarpinės - „Amazon“

Lituoklis

Skrudintuvo orkaitė - ant paviršiaus montuojamas komponentų mazgas

1 žingsnis: skydo PCB

Pradėdamas kelionę norėjau daugybės mažų PCB, kuriose būtų daug LED pikselių ir kurios būtų sujungtos labai paprastai, nereikalaujant papildomų laidų ar jungčių. Aš sugalvojau labai paprastą dizainą, kuris leido WS2812B šviesos diodus sujungti grandinėmis ir tada perduoti grandinę kitai PCB.

Aš sukūriau tris PCB su tokiais pikselių matmenimis.

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

Šiam projektui sukurti naudojamos tik 4x4 ir 8x8 plokštės.

Šviesos diodai yra išdėstyti 9 mm tinklelyje tiek X, tiek Y matmenimis, kurie yra gana glaudžiai susiję, tačiau suteikia pakankamai vietos dirbti, atsižvelgiant į PCB krašto jungtis. PCB yra sukurtos taip, kad sujungus jas išlaikytų 9 mm LED tinklelį. PCB yra tiesiog sujungiami kartu, tekant lydmetaliu iš vienos plokštės į kitą.

Kiekvienas šviesos diodas turi savo 100nF kondensatorių, skirtą elektros atsiejimui ir pagal poreikį padėti tiekti srovę LED.

Parodyta 4x4 pikselių plokštės, kurioje yra viršutiniai vario ir apatiniai vario sluoksniai, schema, iliustruojanti tiek LED išdėstymą, tiek krašto jungties išdėstymą. Ženklai buvo pridėti prie šilkografijos, kad būtų aišku duomenų perdavimo tarp jungčių kryptis.

Plokštėse taip pat yra M3 tvirtinimo skylės 18–18 mm žingsnyje, kad būtų lengviau montuoti ir sustiprinti plokščių jungtis.

Pridedant lazeriu supjaustytą 3 mm pieno baltumo akrilo lakštą, kaip parodyta, šviesos diodams suteikiamas malonus išsklaidytas efektas.

Plokštės buvo pagamintos naudojant lydmetalio pastą ant apatinių vario paviršiaus tvirtinimo pagalvėlių naudojant trafaretą. Tada įdėjau komponentus į lentą, prieš kepdamas savo skrudintuvo orkaitėje, kad tekėtų lydmetalis, ir patikrinau teisingą orientaciją. Šio tipo „pasidaryk pats“pigių PCB gamybą apėmiau keliose kitose savo „Instructables“konstrukcijose.

Įspėjimas - NENAUDOKITE jokių orkaitių, naudojamų maistui gaminti PCB, nes tai gali sukelti maisto užteršimą. Aš gavau savo PCB skrudintuvo orkaitę už 10 svarų sterlingų (15 USD) „eBay“.

2 žingsnis: valdykite PCB

Pasibaigus šviesos diodams, aš norėjau galimybės valdyti šviesos diodus iš mikrovaldiklio. Pradėjau naudoti „Arduino nano“ir tai puikiai veikė, tačiau norėjau šviesai pridėti dar daugiau funkcionalumo, ir tai tapo vis nepatogiau įsilaužti į „Arduino“plokštę. Todėl nusprendžiau sukurti kitą pasirinktinę PCB, kad būtų galima valdyti šviesą.

Štai keletas funkcijų, kurias pridėjau prie valdiklio plokštės.

• Didesnio greičio mikrovaldiklis su daugiau ROM ir RAM.
• Loginio lygio FET, kad galėčiau visame pasaulyje įjungti ir išjungti šviesos diodus - naudinga įjungiant ir veikiant mažai energijos.
• Didelio greičio buferis, skirtas paversti 3V3 signalą iš mikrovaldiklio į 5V, kad būtų galima valdyti šviesos diodus.
• Perjunkite, kad vartotojas galėtų valdyti šviesą.
• Nuotraukų tranzistorius - pritaikyti šviesos diodų ryškumą pagal aplinkos šviesos lygį.
• Maitinimo šaltinio stebėjimas - siekiant užtikrinti, kad nesistengėme ištraukti daugiau srovės, nei gali tiekti maitinimo šaltinis.
• „Bluetooth“jungtis - HC05/HC06.
• WIFI jungtis - ESP8266.
• I2C jungtis.
• Ateities išplėtimo jungtis.

Parodyta lentos schema, taip pat viršutinis ir apatinis vario sluoksniai. Pridedamame „BillOfMaterials“dokumente išvardyti komponentai, kuriuos sumontavau prie valdymo plokštės.

Šviesos jutiklis yra gana svarbus kuriant dizainą, nes WS2812B šviesos diodų ryškumas gali labai greitai pasidaryti per daug pažvelgus ir netgi skausmingas esant visam ryškumui. Šviesos jutiklis leidžia automatiškai sureguliuoti šviesos diodų ryškumą, o tai reiškia, kad į ekraną visada malonu žiūrėti. Ryškus saulės apšviestame kambaryje ir vis dar patogus žiūrėti kaip naktinė šviesa tamsiame kambaryje.

Vėlgi, norint sukurti lentą, lydmetalio pasta buvo uždedama naudojant trafaretą, komponentai buvo dedami rankomis su pincetu ir tada kepami mano patikimoje skrudintuvo orkaitėje.

PCB maitinamas per 5 V nuolatinės srovės šaltinį, kuris gali būti tiekiamas tiesiai iš maitinimo tinklo maitinimo šaltinio arba iš 2A USB įkroviklio lizdo.

Taip pat parodytas mano ankstesnis bandymas naudoti „Arduino“.

3 žingsnis: 3D spausdintas skeletas

Iš pradžių žaisdavau lazeriu supjaustytus plastikinius lakštus kaip difuzorius, tačiau tai paliko gana negražią tarpą tarp kiekvienos plokštės. Galų gale 3D spausdinau aplinkinį difuzorių, nes tai leido sukurti gražų besiūlį šešių LED PCB įvyniojimą. Tai taip pat leido man žymiai sumažinti difuzoriaus storį, o tai užtikrina daug ryškesnį bendrą ekraną.

Viduje šešios šviesos diodų plokštės laikomos kartu naudojant 3D spausdintą karkasą. Šis karkasas eina į įvairias M3 skyles ekrano PCB, laikydamas jas gražiu šešiakampiu modeliu.

3D spausdintame karkase taip pat yra skylių, leidžiančių valdymo plokštę pritvirtinti prie viršutinio lazeriu pjausto skydo, kad būtų galima pasiekti jungiklį ir šviesos jutiklis galėtų gerai nuskaityti aplinkos šviesos lygį.

Kai plokštės yra tarp skeleto ir difuzoriaus, aš galiu lengvai lituoti plokštes, tekėdamas lydmetaliu tarp PCB jungčių. Pradedu pridedant lydmetalį į tolimiausią trinkelę, o paskui šviesą pasukiu ant jos krašto, kad gravitacija padėtų tekėti lydmetaliui į gretimą trinkelę. Pakartokite tai trims jungtims ir tada pereikite prie kitos plokštės prie plokštės jungties. Šeštąjį sujungimą tarp PCB aš prijungiu tik prie maitinimo ir antžeminių bėgių, todėl duomenų ryšys neprijungtas. Tai suteikia du apskritimo srovės kelius kiekvienai plokštei, kad surinktų jų energiją, panašią į tai, kaip žiedinis pagrindinis veikia jūsų namų vidinio maitinimo laidų.

3D spausdintuvu taip pat naudojami kai kurie tarpikliai, leidžiantys gražiai laikyti viršutinę ir apatinę lazeriu pjaustytas plokštes.

3D spausdintuvo failai buvo sukurti naudojant „Sketchup“, o šaltinis pridedamas.

4 žingsnis: lazeriu nupjaukite viršuje ir apačioje

Lazeriu išpjautos dalys yra labai paprastos šešiakampės formos su skylėmis tinkamoje tvirtinimo varžtų vietoje.

Viršutiniame skydelyje yra nedidelė skylė šviesos jutikliui ir kita didesnė anga stumiamam jungikliui. Apatiniame skydelyje yra skylė USB maitinimo kabeliui, taip pat dvi mažos skylės, leidžiančios naudoti kaklaraiščio juostą, kuri palengvins kabelio įtempimą.

Šių dalių brėžiniai yra įtraukti į „Sketchup“failą ankstesniame žingsnyje.

5 veiksmas: programinė įranga

Aš pasirinkau „PIC24FJ256GA702“įrenginį kaip pagrindinį mikrovaldiklį, nes jis veikia gana greitai (iki 32 MHz), naudodamas vidinį generatorių, ir turi daugybę laisvos programos atminties ir RAM, kad sukurtume gražią animaciją.

Norėdami sukurti programinę -aparatinę įrangą, naudoju „Flowcode“, nes tai leido man imituoti ir derinti kodą, o tai padėjo sukurti gražų efektyvų kodą, kuris veikia dideliu greičiu. „Flowcode“nemokamai galima visiškai atrakinti 30 dienų, o po to galite pasirinkti pirkti arba tiesiog vėl prisiregistruoti bandomajam laikotarpiui. Jame taip pat yra puiki internetinė bendruomenė, kuri nori prisijungti ir padėti man atsitrenkus į bet kokias sienas. Sakydami, kad visa programinė įranga gali būti sukurta naudojant „Arduino IDE“ar panašią programą, jūs tiesiog prarasite galimybę imituoti.

Aš naudoju „PICkit 3“, norėdamas užprogramuoti PIC borto valdymo plokštę. Tai galima integruoti į „Flowcode“, kad ji sudarytų ir programuotų per PICkit vienu pelės paspaudimu, panašiai kaip „Arduino“atsisiuntimo mygtukas.

Mano pasirinktame mikrovaldiklyje nebuvo įmontuoto EEPROM, kuris iš pradžių buvo problema, nes norėjau išsaugoti šiuo metu pasirinktą animacijos režimą. Tačiau jis turėjo vartotojo programuojamą „flash“atmintį, todėl man pavyko pasiekti šią funkciją aplinkkeliu.

Pridedama mano sukurta „Flowcode“programa. Ypatybių langas leidžia pasirinkti naudojamo ekrano plokštės dydį. t. y. 4x4 arba 8x8 ir tai sukuria daugybę parametrų, pvz., šviesos diodų skaičių ir pan., kurie paleidžia įvairias animacijas, kad viena programa galėtų būti naudojama abiejų dydžių ekranuose.

Šviestuvo vartotojo sąsaja yra gana paprasta. Paspauskite jungiklį mažiau nei tris sekundes ir lemputė pereina į kitą režimą. Prieš pradedant kiekvieną režimą, kiekvieno LED skydelyje rodomas režimo indeksas. Paspauskite jungiklį ilgiau nei tris sekundes ir lemputė išsijungs. Dar kartą paspaudus jungiklį, lemputė vėl įsijungs ir grįš į ankstesnį pasirinktą režimą. Praradus elektros energiją, šviesa vėl pradės veikti, kai bus atkurta energija, įskaitant įjungimo/išjungimo būseną.

Čia pateikiami įvairūs animacijos režimai, kuriuos šviesa šiuo metu gali atlikti su dabartine programine įranga.

1. Spalvų tepinėlis - sumaišytos spalvos žieduose
2. Gyvenimo žaidimas - Gyvybės formos modeliavimas
3. Verpimo modeliai - animuoti 2, 3 arba 4 spalvų modeliai
4. Bangų generatorius - Spalvotos sinusinės bangos
5. Fiksuota spalva - šešios atskiros besisukančių spalvų plokštės
6. Atspalvis - animuotos skydelio spalvos Visi/individualūs
7. Švyturys - besisukantis vienas skydelis
8. Žiedai - Animuoti horizontalūs žiedai
9. Ugnis - animacinis ugnies efektas
10. Lietus - animuotas spalvoto lietaus efektas
11. Fejerverkai - animacinis spalvotas fejerverkų efektas
12. „Shifting“- animuotas slinkimo efektas
13. Gyvatė - Animuoti retro gyvačių mūšiai
14. Gyvatės - animacinės besisukančios gyvatės
15. Atsitiktinis - 1–14 režimai su lėtu perėjimu (maždaug 60 sekundžių)
16. Atsitiktinis - 1–14 režimai su greitu perėjimu (maždaug 30 sekundžių)

Kiekvienas režimas turi vieną ar daugiau atsitiktinių imčių elementų, įskaitant animacijos greitį ir kitus parametrus. Kai kuriuose režimuose taip pat yra atsitiktinių imčių elementų, kurie laikui bėgant gali nukrypti arba kisti, o tai leidžia sukurti dinamiškesnę animaciją. Pavyzdžiui, gaisras turi atsitiktinių imčių degalų kiekį, kuris pridedamas prie kiekvieno ciklo; šis kiekis turi fiksuotas viršutines ir apatines ribas. Laikui bėgant šios ribos gali padidėti arba sumažėti, todėl ugnies intensyvumas gali užpildyti ekraną arba nusileisti tik iki kelių pikselių.

6 veiksmas: ryšys

Valdymo plokštė prijungta prie maitinimo šaltinio naudojant USB A kabelį arba nuolatinės srovės lizdo kabelį, kuriuos abu galima nusipirkti už labai mažą kainą tokiose svetainėse kaip „eBay“.

Valdymo plokštė yra prijungta prie neprijungto ekrano lizdo IN, naudojant prieinamą krašto jungtį ir standartinį 3 krypčių servo juostinį kabelį.

Tada viršutinė ir apatinė lazeriu pjaustytos plokštės laikomos padėtyje, naudojant M3 keptuvės galvutės varžtus ir M3 srieginius tarpiklius.

Būsimi atnaujinimai

Galimybė pridėti „Bluetooth“ir „WIFI“prie mano valdymo plokštės leidžia ateityje atnaujinti, pvz., Animaciją, ir išmaniai integruoti į tokius dalykus kaip „Amazon Alexa“per internetines paslaugas, tokias kaip ITTT. Tai yra dalykas, kurį šiuo metu tiriu.

Būtų puiku, jei galėtumėte nustatyti lempos spalvą, animacijos režimą ar net rodyti tekstinį pranešimą tiesiog pasikalbėję su savo išmaniuoju asistentu.

Ačiū, kad pažvelgėte į mano kūrinį, ir tikiuosi, kad įkvėpiau jus sekti mano pėdomis arba sukurti kažką panašaus.

Antroji vieta konkurse „Padaryk švytėjimą“