RGB LED šviesolaidinis medis (dar žinomas kaip „Project Sparkle“): 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Ar jūsų kambarys atrodo per daug nuobodus? Norite į jį įnešti šiek tiek blizgesio? Skaitykite čia, kaip paimti RGB šviesos diodą, pridėti šviesolaidinį laidą ir padaryti jį ŠVYT!

Pagrindinis projekto „Sparkle“tikslas yra paimti itin ryškų šviesos diodą ir galinio švytėjimo šviesolaidinį kabelį ir prijungti jį prie arduino, kad būtų sukurtas gražus apšvietimo efektas. Tai yra šviesolaidinių žvaigždžių plytelių/lubų imitacija, tačiau sumontuota vertikaliai, nes negaliu gręžtis į mano lubas ir nenaudoja iš anksto pagaminto šviestuvo šviesolaidiniams laidams apšviesti. Taigi tai tikrai būdas gauti vėsių šviesolaidžių efektų neinvestuojant į brangius šviestuvus. Prijungus jį per LED prie „arduino“, taip pat suteikiama bet kokio tipo pritaikymas ir spalvų patobulinimas! Geriausias iš abiejų pasaulių! Medžiagos: 10W LED - 5 USD - „eBay“. ** Įspėjimas, tai labai šviesu. Nežiūrėkite į tai tiesiogiai įjungę. Klijuokite jį po dėžute bandymui ar kita tinkama danga ** Optinio pluošto švytėjimo viela - ~ 25–30 USD - aš ją nusipirkau internetu iš „TriNorthLighting“. Skaidulinis optinis kabelis paprastai parduodamas koja skirtingais kabelio pluošto numeriais. Kuo mažiau kabelio gijų, tuo storesnė kiekviena viela, o tai reiškia, kad apskritai šviesesnė galinė vieta. Šiame puslapyje rasite patogią diagramą apie kabelio skaičių ir plotį. 12V, 2Amp maitinimo šaltinis - ~ 10 USD - turėjau vieną gulintį. Slaptos medžiagos: Dauguma šių dalių yra tai, ką žmonės turės aplink, ir gali būti pakartotinai panaudoti kitiems projektams „Arduino“- 25–30 USD - naudojau „Arduino Uno R3 Breadboard“- ~ 5 USD lituoklis - bet kur nuo 10 USD iki didumo grandinės komponentų - kiekvienas kainuoja tik kelis centus, sudėtingiausias klausimas tikriausiai yra kur juos gauti šiais laikais Viela, vielos nuėmikliai, pjaustytuvai ir kt. parduotuvė. Tai medžiaga, kuria aš pyniau šviesolaidines siūles ant sienos

1 žingsnis: grandinės komponentų apžvalga

Išskyrus pagrindinį laidą (ir šviesos diodą), mūsų grandinėje yra du pagrindiniai komponentai: tranzistoriai ir rezistoriai. Tranzistoriai Taigi mes turime 10 W LED, maitinimo kabelį ir arduino. Tikslas yra prijungti šviesos diodą prie duonos lentos ir pritvirtinti arduino prie tos pačios lentos, kad arduino galėtų išvesti vertę ir šviesos diodas įsijungtų esant tam tikram ryškumui (atitinkančiam išvestos arduino vertę). Problema ta, kad „arduino“gali tiekti tik 5 V įtampą, tačiau mūsų šviesos diodui reikia 12 V (pastaba: tai gali keistis priklausomai nuo to, kokį maitinimo diodą naudojate). Čia atsiranda maitinimo šaltinis. "Kaip mes kada nors sujungsime arduino, LED ir maitinimo šaltinį ?!" galite paklausti. Atsakymas yra magija. TRANSISTORIŲ magija! Paprasčiau tariant, tranzistorius yra stiprintuvas arba jungiklis. Šiuo atveju mes naudojame jį kaip jungiklį. Vienu kaiščiu jis bus prijungtas prie arduino, kitas - prie maitinimo šaltinio, o trečias - prie šviesos diodo. Kai „arduino“siunčia srovę, viršijančią tam tikrą slenkstį, tranzistorius „įsijungs“ir leis per jį tekėti maitinimo įtampai, apšviesdamas šviesos diodą. Kai iš arduino nepakanka srovės, tranzistorius neleis maitinimo šaltiniui eiti per jį ir šviesos diodas užges. Tranzistoriaus perjungimo tipas yra žinomas kaip perjungimo arba jungties tranzistorius. Yra daug skirtingų tipų, kurie turi skirtingas savybes, pvz., Įtampą, reikalingą per jo kaiščius, padidėjimą ir tt. Aš raginu visus, kurie domisi, skaityti daugiau apie tranzistorius, kad juos geriau suprastumėte. 10W šviesos diodas turi keturis kaiščius, vienoje pusėje žemės ir kitoje pusėje - kiekvienos spalvos kaištį. Jei norime, kad būtų galima valdyti kiekvieną spalvą atskirai (kad galėtume rodyti bet kokį RGB spalvų derinį), kiekviena spalva turi turėti savo tranzistorių, taigi mums iš viso reikia trijų tranzistorių. Daugiau informacijos apie naudojamus tranzistorius bus kitame žingsnyje. Rezistoriai Dabar, kai išsiaiškinome, kaip įjungti šviesos diodą, yra dar viena problema. Visa ši galia nebūtinai yra geras dalykas! Mes nenorime sutrumpinti šviesos diodo, todėl prie jo reikia pridėti rezistorių. Iš keturių šviesos diodo kaiščių įžeminimo kaiščiui nereikia rezistoriaus, nes jis tik įžemės. Tačiau trims spalvų kaiščiams reikės bent vieno rezistoriaus, o kadangi skirtingos spalvos traukia skirtingą įtampą, jos nebūtinai yra vienodos varžos. "Kaip mes kada nors išsiaiškinsime šias vertybes ?!" galite paklausti. Na, atsakymas yra MAGIJA. MATEMATIKOS magija! (Skaitykite, tai verta, pažadu …)

2 žingsnis: grandinės komponentų apskaičiavimas

Tranzistorių tipas Kaip minėta ankstesniame žingsnyje, čia naudojami tranzistoriai yra perjungimo variantai. Kokio tipo tranzistorius reikalingas grandinėje, priklauso nuo to, ko reikia grandinei, tačiau šioje grandinėje tinka 2N2219 tranzistorius. Atminkite, kad galite naudoti kitą nei 2N2219 tranzistorių, jei jis turi tinkamas specifikacijas grandinei, kurioje dirbate. (Taip pat turėtų tikti labiau paplitęs 2N2222 tranzistorius) Priklausomai nuo tranzistoriaus tipo, trys tranzistoriaus kaiščiai bus arba „spinduolis, pagrindas, kolektorius“, arba „vartai, šaltinis, nutekėjimas“. 2N2219 tipas yra pirmasis. Yra daug tranzistorių kėbulo tipų, todėl norint nustatyti, kuris kaištis atitinka emiterį, pagrindą ir kolektorių, atėjo laikas pasikonsultuoti su specifikacijų lapu! Tranzistoriui taip pat reikia dviejų rezistorių. Vienas jungia tranzistoriaus pagrindą prie arduino - tai gali būti bet kokia vertė, paprastai apie 1 kΩ. Tai naudojama tam, kad bet kokia netikra srovė iš arduino nesukeltų tranzistoriaus ir netyčia neįjungtų šviesos. Antrasis reikalingas rezistorius prijungia pagrindą prie žemės ir paprastai yra didelės vertės, pavyzdžiui, 10 kΩ. Rezistorių tipai Norėdami prijungti maitinimo šaltinį prie šviesos diodo, turime naudoti kai kuriuos rezistorius. Kiekviena šviesos diodo spalva turi skirtingą reikalingą įtampos įėjimą. Konkrečios vertės priklauso nuo jūsų naudojamo šviesos diodo, tačiau standartiniam 10 W šviesos diodui jie greičiausiai bus tinkamame diapazone: raudona - 6–8 V žalia - 9–12 V mėlyna - 9–11 V šviesos diodui reikalinga srovė: 3 miliamperiai (mA) Maitinimo įtampa: 12 V Taigi situacija yra tokia: mes naudojame 12 V maitinimo šaltinį, kad įjungtume šviesos diodą, ir kiekviena spalva turėtų gauti mažesnę įtampą. Turime naudoti rezistorius, kad sumažintume įtampą, kurią kiekviena šviesos diodo spalva iš tikrųjų mato. Norint nustatyti reikiamo pasipriešinimo vertę, atėjo laikas susipažinti su Omo įstatymu. Pavyzdžiui, raudonos spalvos atveju: įtampa = srovė * varža…. Perrašyti į pasipriešinimą = įtampa (kritimas) / srovės varža = 4 V / 0,3 A = 13,3 Ω (4 V vertė yra nuo 12 V (maitinimo šaltinis) - maksimalus raudonas diapazonas (8 V)). Priklausomai nuo jūsų rezistoriaus tipo (ty jo dydžio), jis gali išsklaidyti tik tam tikrą energijos kiekį. Jei naudosime rezistorius, kurie negali išsklaidyti pakankamai energijos, mes juos sudeginsime. Rezistoriaus galios apskaičiavimo formulė yra iš Ohmo dėsnio: tai galia = įtampa * srovė. Galia = 4V * 0,3 A = 1,2 W Tai reiškia, kad mums reikia 13,3Ω, 1,2 W (bent jau) rezistoriaus, kad mūsų LED būtų saugus. Problema ta, kad dažniausiai pasitaikantys rezistoriai yra 1/4 W ar mažesni. Ką daryti?! Naudodami rezistorių lygiagretaus nustatymo magiją, galime išspręsti problemą. Lygiagrečiai derinant keturis (1/4 W) rezistorius, bendras galios išsklaidymas padidina iki 1 W. (Idealiu atveju pridėtume penkis rezistorius lygiagrečiai, bet kadangi 1,2 W bus matomas tik tada, kai jis bus maksimaliai apšviestas) mes naudojame šiek tiek mažiau). Lygiagrečiai pridedant rezistorius, jų pasipriešinimas proporcingai mažėja (tai reiškia, kad lygiagrečiai sujungus keturis 13,3 Ω rezistorius, visa varža bus tik ~ 3 Ω) Norėdami gauti reikiamą pasipriešinimą ir galios išsklaidymą, galime sujungti keturis 68 Ω 1/4W rezistorius lygiagretus. Šį skaičių gauname padauginę 13,3Ω iš keturių, tai yra ~ 53Ω, o tada imame kitą aukščiausią rezistoriaus standartinę vertę. Apskritai: raudonos spalvos maitinimui turime naudoti vieną 13,3Ω 1W rezistorių arba keturis 68Ω 1/4 W rezistorius lygiagrečiai. Norėdami apskaičiuoti kitų spalvų atsparumą, naudokite tą patį procesą. Reikalingų grandinės komponentų santrauka: 3 x 2N2219 tranzistoriai 3 x 1 kΩ rezistoriai 3 x 10 kΩ rezistoriai Raudona: 4 x 68Ω 1/4 W rezistoriai Mėlyna: 4 x 27Ω 1/ 4 W rezistoriai Žalia: 4 x 27 Ω 1/4 W rezistoriai

3 žingsnis: grandinės schema / grandinės konstravimas

Atlikę matematiką ir surinkę visus reikalingus kūrinius, laikas juos sudėti!

Pirmiausia paimkite maitinimo šaltinį ir nutraukite bet kokią jungtį, esančią gale, ir atjunkite maitinimo ir įžeminimo laidus. Pridėkite įžeminimo laidą prie vieno iš duonos lentos bėgelių. Lituokite maitinimo laidą prie litavimo reikiamų rezistorių ant šviesos diodo. Tada sukurkite grandinę, kaip nurodyta grandinės schemoje. Atkreipkite dėmesį, kad visi grandinės pagrindai (arduino įžeminimas, tranzistorių pagrindai, maitinimo šaltiniai) turi būti tam tikru būdu sujungti.

4 žingsnis: „Arduino“kodas

Mes beveik ten! Laikas prijungti mūsų grandinę prie arduino.

Čia esantis kodas tiesiog paleidžia RGB šviesos diodą per spalvų ciklą (ty tikrina visą vaivorykštę). Jei esate susipažinę su arduino, tai nėra pernelyg sudėtinga. Šį kodą iš pradžių parašiau ne aš, bet sąžiningai neprisimenu, iš kur jį atsisiunčiau; tai buvo atviro kodo. Jei pamenu ar kas nors žino šaltinį, mielai paminėsiu. Eskizas įklijuotas žemiau. Tiesiog įsitikinkite, kad eskizo kaiščio vertės atitinka arduino kaiščius, naudojamus prisijungti prie šviesos diodo. Vienintelis kodas siunčia individualią vertę (nuo 0 iki 255) kiekvienam LED spalvos kaiščiui. Jei norite, kad atsirastų konkreti spalva, peržiūrėkite RGB spalvų schemą // Paleidžia RGB šviesos diodą per spalvų rato ciklą int brightness = 0; // koks ryškus šviesos diodas. Didžiausia vertė yra 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup () {// paskelbti kaiščius kaip išvestį: pinMode (RED, OUTPUT); pinMode (ŽALIA, IŠVESTIS); pinMode (BLUE, OUTPUT); } // nuo 0 iki 127 void displayColor (uint16_t WheelPos) {baitas r, g, b; jungiklis („WheelPos / 128“) {atvejis 0: r = 127 - „WheelPos % 128“; // Raudona žemyn g = WheelPos % 128; // Žalia iki b = 0; // blue off break; 1 atvejis: g = 127 - „WheelPos % 128“; // žalia žemyn b = WheelPos % 128; // mėlyna aukštyn r = 0; // red off break; 2 atvejis: b = 127 - WheelPos % 128; // mėlyna žemyn r = WheelPos % 128; // raudona iki g = 0; // green off break; } analogWrite (RAUDONA, r*2); analogWrite (ŽALIA, g*2); analogWrite (MĖLYNA, b*2); } void loop () {displayColor (rad); vėlavimas (40); rad = (rad+1) % 384; }

5 veiksmas: pridėkite optinio pluošto laidus

Net jei nebaigsite šio žingsnio, malonu tai, kad dabar turime nuostabų, ryškų, visiškai pritaikomą RGB šviesos diodą. Aš nusprendžiau jį derinti su šviesolaidžiu, bet tikrai galite padaryti viską, ko norite! Padaryti saldų prožektorių? Uždegti disko rutulį? Tiek daug galimybių!

Iš pradžių įsigijau penkias pėdas 50 gijų pluošto, 10 pėdų 12 gijų pluošto ir 5 pėdų 25 gijų pluošto. Galų gale aš perpjoviau ilgį per pusę, kad turėčiau daugiau dėmių, nors patys laidai buvo trumpesni. Aš nusprendžiau padaryti medį, nes negalėjau jų pritvirtinti per sieną. Tiulis buvo klijuotas ant sienos per guminį cementą (tiulis yra gana lengvas, todėl gali pakakti juostos). Pluoštai sriegiami per tiulį į medį kaip raštas. Naudojant tuščią/išdžiovintą sodos skardinę, šviesos diodas yra apačioje, o pluoštai pridedami prie jo viršaus. Didžiausia problema šiuo metu yra bandymas įsitikinti, kad šviesa praeina per pluoštus, o ne tik per soda skardinės viršų. Pluoštai gali būti stipriai suvyniojami į foliją, tačiau siūlau išbandyti bet kokią jūsų manymu veikiančią sąranką. Sujunkite visus šiuos gabalus ir mes turime savo medį!

6 žingsnis: vakarėlio laikas

Nieko neliko, tik pritemdyti šviesas, įjungti „Arduino“energiją ir pasimėgauti mūsų naujos šviesolaidinės įrangos švytėjimu!

Pridedu ir sąrankos vaizdo įrašą. Atrodo geriau asmeniškai, tačiau galite matyti, kaip jis lėtai juda per spalvų ratą.