Levitujúca LED žiarovka: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Už ste sa niekedy hrali s magnetmi a pokúsili ste sa ich prinútiť levitovať? Som si istý, že mnoho z nás to má, a aj keď by sa to mohlo zdať možné, ak bude umiestnená veľmi opatrne, po chvíli zistíte, že je to skutočne nemožné. Je to kvôli Earnshawovej vete, ktorá dokazuje, že nie je možné levitovať predmet iba s feromagnetickými materiálmi. Máme však riešenie. Namiesto použitia magnetov budeme lampu levitovať pomocou ilúzie nazývanej tensegrity, čím vyrobíme lampu, ktorá vyzerá, že pláva!

Krok 1: Spotrebný materiál

Na výrobu tejto žiarovky je potrebný celý rad dodávok:

Elektronika:

• Nano doska Arduino
• Prepojovacie vodiče
• 24 LED krúžok
• 9V batéria
• 9V konektor pre batériu

Dekoratívne doplnky:

• Kartón (alebo drevo, ak používate rezanie laserom)
• Rybárska šnúra (každá by mala fungovať a pokúste sa vybrať takú, ktorá je čo najtransparentnejšia)

Iní:

• Gumička
• Horúca lepiaca pištoľ
• Horúce lepiace tyčinky
• Spájkovacie zariadenie
• Suchý zips

Krok 2: Zostavte elektroniku

Najprv musíme zostaviť elektronické súčiastky. Je to jednoduché a dá sa to urobiť v niekoľkých krokoch:

1. Pripojte 9V konektor batérie k doske Arduino Nano. To môže byť trochu ťažké, ale je to zásadná súčasť úspechu projektu, pretože nedostatočné napájanie dosky spôsobí, že nebude správne fungovať. Pripojte červený vodič k kolíku VIN a čierny vodič pripojte k jednému z pinov GND na doske.
2. Pripájajte kolíky k zadnej časti prstenca LED. Na týchto 24 LED krúžkoch sú zvyčajne 4 miesta na spájkovanie, ale v tomto projekte budeme používať iba 3: DI, VCC a GND. Časť DO nebude v tomto projekte použitá. Spájkujte ho drôtom smerujúcim do prstenca, pretože vonkajšia strana prstenca bude skrytá za kusom papiera, ale ak sú prepojovacie vodiče spájkované v zlom smere, bude vyčnievať z lampy.
3. Pripojte vodiče k Nano. DI musí byť pripojený k pinu D5, VCC k 5 V a GND k GND na prstenci LED a Arduino Nano.

A ste s elektronikou hotoví!

Krok 3: Socha Tensegrity

Na tento projekt používame tensegrity, čo je termín používaný na opis aktu použitia napätia na udržanie niečoho na svojom mieste. Ak chcete len vytvoriť sochu, môžete si stiahnuť súbor Adobe Illustrator vytvorený na rezanie laserom alebo sa pozrieť na fotografiu a vystrihnúť ju sami v kartóne.

Ak chcete pochopiť, ako to funguje, čítajte ďalej!

Táto socha tensegrity používa rybársku šnúru, aby vyzerala skôr ako levitujúci predmet. Na fotografii s poznámkami je zvýraznená poloha každého zo 6 riadkov v oddelených farbách. Dlhšie červené zabraňujú pádu vrchu. Nazvime ich „štruktúrne čiary“. Potom máme modré čiary, ktoré sú oveľa kratšie ako červené, držiace hornú časť hore. Nazvime ich „levitačné čiary“.

V našej soche tensegrity držia štruktúru hore levitačné čiary. Pretože sa horná časť chce kvôli gravitácii pohybovať nadol, levitačné čiary musia držať štruktúru hore. Keď sú pripevnené, sú veľmi napäté a držia hornú časť konštrukcie hore. Na dvoch zo štyroch stranách sochy je jeden z nich, aj keď teoreticky jeden na udržanie štruktúry postačí.

Ak sa však pokúsite pripojiť iba levitačné čiary, všimnete si, že sa ľahko prevráti. Je to spôsobené tým, že vrchol je pripevnený iba o dva body, čo nestačí na zabezpečenie stabilnej štruktúry. Predstavte si hojdačku. Je pripevnený jednou čiarou, čo mu umožňuje voľný pohyb. V našom prípade máme hornú časť pripevnenú dvoma bodmi a dva body tvoria čiaru, takže vrchol našej tensegritovej sochy, ktorý má iba levitačné čiary, je len hojdačka.

Tu vstupujú do hry štrukturálne línie. Tieto čiary sú tiež napäté a držia štruktúru na svojom mieste. Ak sa vrch konštrukcie nakloní v ľubovoľnom smere, štruktúrne čiary v opačnom smere držia štruktúru na svojom mieste, čo spôsobí, že štruktúra bude stabilná.

Aj keď to vyzerá ako mágia, za celou sochou je skutočne veľa dôvodov!

Krok 4: Zostavenie konštrukcie

Teraz je čas zostaviť konštrukciu tak, aby k nej bola pripevnená lampa. Táto časť je pomerne jednoduchá:

1. Nájdite základné kusy. Vždy sú tými najväčšími.
2. Nasaďte si kúsky „paže“. Pri pohľade z ich strany sa uistite, že sú všetky otočené rovnakým smerom. To zaisťuje, že tensegritovú štruktúru bude možné zostaviť podľa plánu.
3. Nasaďte jeden z bočných dielov. To nám dáva istotu, že časť ramena nie je pri lepení zatlačená príliš ďaleko, a zaisťuje zarovnanie celej základne konštrukcie.
4. Zostavte zvyšok konštrukcie. Kusy by mali presne zapadnúť na svoje miesto a pri troche lepenia skončíte s tým, čo je uvedené vyššie.

Potom je čas pripojiť rybárske línie k štruktúram.

1. Pomocou horúceho lepidla prilepte štyri kusy rybárskej šnúry do každého z rohov jednej z častí konštrukcie. Uistite sa, že sú všetky rovnako dlhé.
2. Prilepte rybársku šnúru k zodpovedajúcim rohom na druhej konštrukcii. Lepšie sa mi lepilo, ak celá štruktúra ležala, takže by som ju nemusel držať rukami.
3. Prilepte „levitačné čiary“na svoje miesto. Po vychladnutí lepidla zatlačte hornú a dolnú časť čo najďalej, ako je to možné, a medzi ne prilepte posledné dve rybárske šnúry, čím spojíte ramená konštrukcie.

Ak ste sa dostali až sem, tak dobrá práca! Väčšinu práce ste už urobili:)

Teraz musíme zostaviť lampu. Táto časť je skutočne jednoduchá:

1. Prilepte krúžok LED k kruhovému kusu „kolieska“s dvoma otvormi v strede. Uistite sa, že plastová podpera prepojovacích káblov je úplne vo vonkajšom kruhu.
2. Prilepte dva kruhové kusy k sebe. Prilepte prvý kus "kolesa" s úplným kruhom s dvoma otvormi v strede. To je vrchol našej levitujúcej žiarovky.
3. Pripevnite batériu k poslednému obdĺžnikovému kusu. Tento kus má otvor vytvorený pre 9V batériu a pomocou gumovej pásky ho spojte spolu s doskou Arduino Nano. Tu nepoužívajte lepidlo: batéria nakoniec vybije a vy nebudete mať čo používať!
4. Vezmite kus papiera B5 a prilepte ho k okraju žiarovky. Funguje to ako tienidlo žiarovky a taktiež to divákom zablokuje vidieť dosku a batériu v lampe.
5. Zo spodnej časti lampy vám môže niečo visieť. Na niekoľkých svojich fotografiách som sa pokúsil použiť krátke, narezané kúsky slamy na vytvorenie lustrového efektu, ale neskôr som ho vytiahol, pretože stál v ceste mojim fotografiám. Môžete byť kreatívni s tým, čo sem vložíte!
6. Prilepte hornú časť žiarovky k poslednému kolesu. Opäť sa uistite, že všetky kusy vlasca sú rovnako dlhé.
7. Prilepte suchý zips k hornej časti druhého kolesa a k spodnej časti hornej časti konštrukcie. To udrží lampu na mieste, kým levituje. Použitie suchého zipsu vám umožňuje zložiť ho a dať mu novú batériu, keď ho potrebujete.

Krok 5: Kódovanie

Teraz je tu zábavná časť: kódovanie toho, ako má lampa vyzerať! Použil som tu rotujúce svetlo RGB, ale vytvorte si čokoľvek, čo chcete, a buďte s tým kreatívni!

Viem, že som vysvetlil každú časť kódu nezávisle v mojom poslednom návode, ale tentokrát som všetky vysvetlenia zahrnul do komentárov v kóde. Pri skúmaní kódu si zapamätajte, čo som vytvoril: rotujúcu dúhovú lampu. Ak by to vysvetlenie nebolo dosť dobré (neviem, ako inak to vysvetliť), vždy sa môžete pozrieť na video, ktoré je na začiatku. Kód si môžete pozrieť nižšie alebo si ho stiahnuť z nižšie uvedeného odkazu na webovú stránku Arduino Create!

Arduino Vytvoriť odkaz

(Tiež, ak ma dosť ľudí požiada, aby som kód podrobnejšie vysvetlil, možno s tým niečo urobím …)

Levitating_Lamp.ino

#zahrnúť// zahrňte knižnicu na používanie krúžku LED

#definePIN5 // pin, ku ktorému je pripojený krúžok LED

#defineNumPixels24 // počet pixelov v kruhu. existujú krúžky s 8 LED diódami, alebo môžete použiť pásik LED s Neopixelmi. Nezabudnite uviesť, koľko LED máte!

Pixely Adafruit_NeoPixel (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // deklarujte svetlý objekt s názvom pixely. Kód bude takto odkazovať na krúžok LED.

#defineDELAYVAL20 // toto rozhoduje o tom, ako dlho by mala doska čakať, kým sa svetlá otočia. Ak to zmenšíte, dúhové farby sa budú otáčať ešte rýchlejšie.

int r [NumPixels]; // toto je červená hodnota pre všetky LED diódy

int g [NumPixels]; // toto je zelená hodnota pre všetky LED diódy

int b [NumPixels]; // toto je modrá hodnota pre všetky LED diódy

konštantný rozdiel = 31; // toto nastavuje hodnotu jasu. Maximálny počet je 31, ale akékoľvek číslo x, kde 0 <x <32 bude fungovať.

/////// Nastavte počiatočnú polohu svetiel //////////

voidsetLights () {

int R = 8*rozdiel, G = 0, B = 0; // počiatočná poloha všetkých LED diód

pre (int i = 0; i <8; i ++, R- = rozdiel, G+= rozdiel) {

r = R;

g = G;

b = 0;

}

pre (int i = 0; i <8; i ++, G- = rozdiel, B+= rozdiel) {

g [i+8] = G;

b [i+8] = B;

r [i+8] = 0;

}

pre (int i = 0; i <8; i ++, B- = rozdiel, R+= rozdiel) {

r [i+16] = R;

b [i+16] = B;

g [i+16] = 0;

}

}

/////// Dokončite nastavenie počiatočnej polohy diód LED ////////

voidsetup () {

pixely.begin (); // zapnite objekt pixelov

setLights (); // nastavenie počiatočnej polohy LED diód

}

int idx = 0; // nastavenie počiatočnej polohy otáčania LED

voidloop () {

/////// nastavte farbu každej z LED diód ////////

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

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

pixely.show ();

}

/////// dokončite nastavenie farby diód LED ////////

oneskorenie (DELAYVAL); // počkajte DELAYVAL milisekundy

idx ++; // posuňte otáčanie LED diód o jednu

idx%= 24; // uprav hodnotu na 24. Tým sa obmedzí hodnota idx na 0 až 23 vrátane

}

zobraziť rawLevitating_Lamp.ino hostiteľom ❤ od GitHub

Krok 6: Dokončite

Teraz je načase zapnúť lampu, prilepiť na konštrukciu suchý zips a vypnúť svetlá: je čas predstavenia. Nebojte sa vykonať akékoľvek požadované zmeny a podeľte sa so svetom o to, čo ste pomocou tohto projektu vytvorili!

Veľa šťastia a skúmajte ďalej!