„Šarlotės žiniatinklio“stiliaus LED gijų laikrodis: 10 žingsnių (su nuotraukomis)

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

Nuo tada, kai pirmą kartą pamačiau LED kaitinamąsias lemputes, galvojau, kad kaitinamieji siūlai kažkam turi būti naudingi, tačiau prireikė iki vietinės elektronikos detalių parduotuvės uždarymo, kad galėčiau nusipirkti keletą lempučių, kad galėčiau sudaužyti juos ir pažiūrėk, ką galėčiau padaryti su gijomis.

Neilgai trukus buvo nuspręsta, kad jie pagamins įdomų laikrodį ir kad bus labai smagu plūduriuoti segmentus ore, pakabintus tik iš elektros laidų.

Dalį pastato supratau, kad jis keistai primena voratinklius su rašymu iš knygos „Šarlotės tinklas“

Turėkite omenyje, kad šio prietaiso metalinis rėmas turi 80 V įtampą. Tačiau naudojant izoliacinį DC-DC keitiklį ir maitinimo šaltinį, galima paliesti rėmą ir nesulaukti smūgio. Arba bent jau aš neturiu.

1 žingsnis: reikalingos dalys

Mano eksperimentai parodė, kad šviesos diodams reikia apie 55 voltų, kad jie užsidegtų ir švytėtų visa galia apie 100 V. Naudojami jie yra išdėstyti poromis 230V / 240V rinkose ir lygiagrečiai 110V rinkoms. Lempos dangtelyje yra tam tikras valdiklis, tačiau nusprendžiau nebandyti jo pakartotinai naudoti, nes norėjau, kad gijos švytėtų daug mažiau ryškiai. Visiškai ryškus LED laikrodis būtų skausmingas skaityti. 7 segmentų ekrano laikrodžiui reikia 27 valdymo linijų, ir iš pradžių ketinau naudoti „Arduino Mega“. Tačiau aptariant 100 V (ar daugiau) srovės valdymą per šviesos diodus su mikrovaldikliu nesusijusiame IRC kanale, man buvo pasakyta apie vakuuminių fluorescencinių ekranų DS8880 tvarkyklės mikroschemas. Jie puikiai tinka atliekamam darbui, nes užima 4 bitus BCD įvesties duomenų vienam skaitmeniui ir konvertuoja į 7 segmentų pavaros signalus su įmontuotu ir kintamos srovės valdymu iki 1,5 mA. Bandymai parodė, kad šiai programai idealiai tinka 1,5 mA. Sumažėjimas nuo 7 bitų iki 4 bitų vienam skaitmeniui taip pat reiškė, kad valdymui galėčiau naudoti „Arduino Nano“arba „Uno“, nes reikia tik 13 valdymo linijų. (2 x 4 bitų 0-9 kanalai, 1 x 3 bitų 0-7 kanalai ir 1 x 2 bitų 0-3 kanalai)

Aš nusprendžiau naudoti MSF 60kHz radijo signalą, kad „Arduino“žinotų paros laiką. Aš tai jau sėkmingai panaudojau anksčiau, naudodamas gatavus imtuvo modulius, kurių vieną turėjau po ranka. Tačiau šiuo metu juos rasti sunkiau, todėl gali būti lengviau naudoti „WiFi“modulį, jei kas nors nori sukurti savo šio laikrodžio versiją.

Bandymų metu sužinojau, kad visų turimų „Arduino Nanos“laikrodžių bazė yra prasta, aš valandų valandas laukiau, kol jie sinchronizuosis, tada iš nevilties bandžiau prijungti seną „Duemilanove“ir tai sinchronizavosi pirmą minutę ir pripratau.

Norėdami sukurti 80 V, reikalingą kaitinamosioms medžiagoms vairuoti, aš naudoju DC į nuolatinės srovės keitiklį. Yra daug veikiančių nuo 12 V įtampos. „Arduino“gali būti maitinamas 12 V įtampa ir iš šios logikos sukuria patogų 5 V maitinimą. Bet aš pamiršau šį faktą ir nusipirkau brangų 5 V įvestį. Tai vis tiek gali būti geras pasirinkimas, tai reiškia, kad programavimo metu laikrodis taip pat veiks iš USB, o brangus keitiklis turi 5 kV izoliuotus išėjimus. (tai reiškia, kad 80 V rėmas plūduriuoja, gerokai sumažindamas smūgio riziką)

Šviesos diodus galima rasti „eBay“, nebūtina sudaužyti lempučių, kad jas surinktumėte.

Prekių sąrašas:

Savaime tekanti varinė viela. 34 SWG (31 AWG / 0,22 mm) veikia.

Arduino

4 x DS8880 VFD tvarkyklės

Ne mažiau kaip 28 šviesos diodų siūlai (tačiau jie lengvai lūžta, todėl gaukite bent 25% atsarginių dalių)

DC-DC keitiklis

47µF 5V kondensatorius

4.7nF 100V kondensatorius

Rėmo medžiaga (naudojau 3 mm x 3 mm x 0,5 U formos žalvarį)

Kažkoks pagrindas

Cianakrilato klijai

Nuolatinės srovės įvesties lizdas (arba prie skydo pritvirtintas USB)

60 kHz (arba panašus) imtuvo modulis ir antena.

7 kontaktų korpuso korpusas (ir atitinkami gofravimo gnybtai)

2 žingsnis: gręžkite rėmo medžiagą

Rėmas pagamintas iš 1 m ilgio 3 mm žalvario U-sekcijos (sienos storis 0,5 mm) ir nesiūlo nieko lengvesnio.

Šviesos diodai valdomi žemo lygio jungikliais. Tai reiškia, kad kiekvienas šviesos diodas yra prijungtas prie laidžio rėmo esant 80 V įtampai anode, o tada izoliuotas laidas per rėmą veda į valdymo IC.

Rėmą reikia išgręžti laidams. Aš nusprendžiau gręžti skyles įprastu 10 mm žingsniu ir padariau nedidelį kreipiamąjį, kad nustatyčiau atstumą. Apačioje esantis griovelis laiko rėmo kanalą ir smeigtukas (šešiakampis raktas nuotraukoje) indeksuoja esamą skylę ir leidžia išgręžti dar du pasirinktu atstumu.

Gręžimo įrenginys taip pat veikia kaip lenkimo įrenginys. Jame yra griovelis, neleidžiantis U kanalui plisti lenkimo metu.

Aš naudoju 1 mm skyles, bet mažesnės tikriausiai būtų buvusios geresnės, todėl klijavimas būtų lengvesnis.

3 žingsnis: sulenkite rėmą

Aš atspausdinau šabloną išoriniam rėmeliui ir LED padėčiai. Tai buvo priklijuota prie darbastalio, tada atsargiai ranka sulenkiau žalvario rėmą, kad jis atitiktų.

Lenkimai su atvira U puse į išorę buvo nesudėtingi, tačiau nebuvo įmanoma padaryti vidinių posūkių nenutraukiant kanalo, kol aš neatkaitinau medžiagos pūtikliu. Po atkaitinimo jį reikėjo šiek tiek ištiesinti, todėl geriausia atkaitinti tik tuos gabalėlius, kuriems to iš tikrųjų reikia. Tiesiog pašildykite su degimo žibintuvėliu, kol jis švytės nuobodžiai ir nekars. Eiti per toli ir jį ištirpinti būtų nenaudinga.

Kartą suformuoti rėmas buvo pritvirtintas prie šablono.

Šabloną galite rasti PDF formatu čia. Jei spausdinama masteliu 1: 1 (tinka A3 formato popieriui), tada perimetras yra tiksliai 1 m, kad atitiktų medžiagos ilgį.

4 žingsnis: prijunkite šviesos diodus

Pirmiausia išsiaiškinkite, kuris šviesos diodo galas yra anodas (jungiamas prie teigiamos įtampos). Mano šviesos dioduose tai buvo pažymėta maža skylute netoli plastikinės dangos galo.

Šiuos galus reikia lituoti prie laidų, kurie yra lituojami prie rėmo. Nesu visiškai patenkintas savo laidų schema, todėl susilaikysiu nuo pasiūlymų. Prakiškite laidus per pasirinktą skylę, šiek tiek traukite ir prilituokite. Tada nupjaukite perteklių. Aš naudoju „Veropen“kaip laido dozatorių ir laikiklį, iš dalies todėl, kad tai buvo tinkama izoliacija (tokia, kuri gali būti perlituota be nuimimo, žinoma kaip „savaiminis srautas“).

Tada galite pradėti kaupti skaitmenis, pritvirtindami jungiklio (katodo) laidus cianoakrilato klijais toje vietoje, kur jie praeina per rėmo skyles. Įsitikinkite, kad paliekate daug ilgio, kad galėtumėte suktis visą rėmą ir į pagrindą / valdymo dėžę.

Galite atremti laidus vienas nuo kito, kad gautumėte apvalius kampus ir išvengtumėte laidų praėjimo prieš skaitmenis. Lituokite juos, jei jie yra maitinimo laidai, klijuokite, jei jungiate laidus. Skaitmenų kampai atrodo taip, kad laidai turi liestis, tačiau prireikus juos lengva atskirti vienas nuo kito.

5 žingsnis: padarykite pagrindą ir rėmo kojas

Aš padariau ąžuolo pagrindą ir apdorojau žalvarines kojas rėmui ant savo CNC tekinimo staklių. Bet tiktų bet kokia dėžutė, o 3D atspausdintos rėmo kojos gerai veiktų, esu tikras.

Kojos laikomos nuspaustos M5 varžtais srieginėse skylėse, nukreiptose nuo centrinės rėmo angos. Varžtai prisitvirtina prie plyšių, apdirbtų pagrinde. Laidai eina per tuos pačius lizdus. Lizdai leidžia reguliuoti pėdų tarpus, kad būtų galima nustatyti laidų įtempimą (tam tikru mastu).

Vienas iš varžtų papildomai turi kilpą ir vielą, tiekiančią žalvario rėmui +80 V maitinimą.

Antenos laikiklio ir PCB laikiklio STL failai yra mano „Github“.

6 veiksmas: sukurkite ir išbandykite valdymo plokštę

Valdymo PCB gamybos priemonės yra aprašytos ankstesnėje instrukcijoje.

Aš nedirbau iš schemos, aš tai padariau eidamas. Tačiau po to aš padariau schemą.

PDF formatas arba „KiCAD“

Šioje schemoje gali nebūti klaidų, kurias „Arduino“eskizas užkodavo, ir gali būti papildomų klaidų, kurių trūksta tikrajam laikrodžiui.

Svarbu nepamiršti, kad DC-DC keitiklis turi būti prijungtas prie „Arduino“įvesties kaiščio, o loginis maitinimo ir radijo imtuvas-prie reguliuojamo 5 V įtampos. Tai reiškia, kad „Arduino“ir keitiklis gali veikti nuo bet kurio maitinimo šaltinio iki 12 V, o logika vis tiek mato tik reguliuojamą 5 V.

7 žingsnis: pritvirtinkite skaitmenis prie pagrindo ir surūšiuokite visus laidus

Kai laidai laikinai prilaikomi prie kanalo su mažais juostelės gabalėliais, daugelis sruogų gali būti nukreiptos į pagrindą. Aš naudoju reguliuojamą pakopinį keitiklį, kad išsiaiškinčiau, kuris laidas yra. Pirmiausia nustatiau įtampą, kuri tik apšviestų laisvą LED giją, tada teigiamą išėjimą iškiščiau per rėmo angą. Tada, palietęs emaliuoto vario vielos galo nupjautą galą prie neigiamo maitinimo laido iš keitiklio, galėjau pamatyti, kuris segmentas atitinka kiekvieną lemputę. Tada aš suspaudžiau vielą į kaištį ir iš dalies įkišau į jungtį.

Gnybtai nelaiko po gofravimo, juos taip pat reikia lituoti, kad pralaužtų emalio izoliaciją. Po litavimo kaiščiai buvo stumiami iki pat namų.

8 veiksmas: paleiskite „Arduino“

„Arduino“eskizą rasite čia.

github.com/andypugh/LEDClock

Yra du eskizai, vienas skirtas laikrodžiui rodyti, o kitas - paprasčiausiai kiekviename kanale eina per skaičius nuo 0 iki 9.

Šis bandymo eskizas leis išsiaiškinti, kurias išvesties kaiščių antraštes reikia pakeisti, ir ar reikia pakeisti bet kurią BCD duomenų eilutę. (Jei pažvelgsite į eskizą, pamatysite, kad dėl laidų kvaišalų turėjau pakeisti kelis kanalus, juos buvo lengviau išspręsti programinėje įrangoje).

9 veiksmas: nusivylę palaukite radijo sinchronizavimo

Radijo laikrodis turi gauti visą minutę duomenų. „Arduino“eskizas mirksi dešimtų valandų skaitmens vidurinėje juostoje, kad atkartotų gaunamus radijo duomenis, o minutės rodo, kiek atvyko nenumatytų duomenų bitų. Jei jis pasiekia 60, tada yra gerų duomenų ir rodomas laikas.

Visiško atskleidimo dvasioje tai yra simuliacija. Man atrodė, kad jis gali būti sinchronizuojamas tik tada, kai jis yra maitinamas iš „Mac“USB ir kai jis yra ne fotogeniškas. Tikrųjų duomenų atveju vienos sekundės impulsai yra skirtingo ilgio, kad būtų galima koduoti dvejetainį.

Taip pat yra tingus elementas (jis šviečia, bet silpnesnis nei kiti) Pats šviesos diodas yra geras. Bijau tvarkyklės lusto problemos, bet pirmiausia pabandysiu prijungti emaliuotą varį. (Tiesą sakant, greičiausiai tiesiog paleisiu papildomą laidą)

10 žingsnis: Baigimas

Laidai gali būti prilaikomi prie kanalo, kurio izoliacijos ilgis yra nuo maždaug 1,5 mm2 laido. Tačiau būkite atsargūs, kad nepažeistumėte plonų laidų.

Atsakomybės atsisakymas: Aš neteigiu, kad esu pirmasis, kuris sugalvojo naudoti šiuos siūlus laikrodžiui, bet aš tai sugalvojau savarankiškai. Ieškodamas tinkamų vairuotojų radau šį 2015 m. Įrašą, kuriame rodomas laikrodis, pagamintas iš tų pačių gijų (nors atrodo, kad jis yra lankstus, o tai būtų buvę daug lengviau).

Galbūt aš pirmas pakabinu juos erdvėje ant maitinimo laidų, bet ir dėl to nenorėčiau lažintis.