RGB LED vláknový optický strom (alias Project Sparkle): 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Zdá sa vám vaša izba príliš nudná? Chcete tomu trochu dodať iskru? Prečítajte si tu, ako zobrať RGB LED, pridať nejaký kábel z optických vlákien a zaistiť, aby svietil!

Základným cieľom projektu Sparkle je zobrať super jasnú LED diódu plus nejaký koncový žiarový optický kábel a pripojiť ho k arduinu, aby vytvoril pekný svetelný efekt. Toto je imitácia hviezdicových obkladov/stropov z optických vlákien, ale je namontovaná zvisle, pretože mi nemôže vŕtať do stropu a na osvetlenie drôtov z optických vlákien nepoužíva vopred vyrobený iluminátor. Je to skutočne spôsob, ako získať skvelé efekty z optických vlákien bez investovania do drahých iluminátorov. Pripojenie pomocou LED k arduinu tiež prispeje k akémukoľvek druhu prispôsobenia a zdokonalenia farieb! To najlepšie z oboch svetov! Materiály: 10W LED - 5 dolárov - eBay. ** Varovanie, toto je veľmi jasné. Nepozerajte sa na to priamo, keď ste zapnutý. Vložte ho do škatule na testovanie alebo na inú vhodnú krytinu ** Žiarivý drôt s koncovkou z optických vlákien - ~ 25 - 30 dolárov - Kúpil som ho online od spoločnosti TriNorthLighting. Kábel z optických vlákien sa spravidla predáva po nohe na rôznych číslach káblov. Čím menej prameňov v kábli je, tým hrubší je každý jednotlivý vodič, čo celkovo znamená jasnejšie koncové miesto. Na tejto stránke nájdete praktickú tabuľku počtu káblov a šírky. Napájanie 12V, 2Amp - ~ 10 dolárov - ležal som okolo. Tajné materiály: Väčšina týchto dielov sú veci, ktoré budú mať ľudia k dispozícii a dajú sa znova použiť na iné projekty Arduino - 25 - 30 dolárov - Použil som Breadboard Arduino Uno R3 - ~ Spájkovačka 5 dolárov - kdekoľvek od 10 dolárov po rádovo vyššie súčiastky obvodu - každá stojí iba niekoľko centov, zložitejšia otázka je pravdepodobne, kde ich v dnešnej dobe zohnať Drôt, odizolovače, rezačky atď. Tyl - 5 dolárov - kúpené v remesle sklad. Je to materiál, ktorý som použil na tkanie vlákien z optických vlákien na stenu

Krok 1: Prehľad komponentov obvodu

Okrem základného vodiča (a LED) má náš obvod dve hlavné zložky: tranzistory a odpory. Tranzistory Máme teda 10W LED, napájací kábel a arduino. Cieľom je prepojiť LED diódu s doskou a pripojiť arduino k rovnakému panelu, aby arduino mohlo vydávať hodnoty a LED dióda sa rozsvieti pri určitom jase (zodpovedajúcom hodnote, ktorú arduino vydáva). Problém je v tom, že arduino môže napájať iba 5 V, ale naša LED dióda potrebuje 12 V (poznámka: môže sa to líšiť v závislosti od toho, akú napájaciu diódu LED používate). Tu prichádza k zdroju napájania. „Ako spojíme arduino, LED a napájací zdroj dohromady ?!“môžete sa opýtať. Odpoveď je mágia. Kúzlo TRANSISTOROV! Zjednodušene povedané, tranzistor je zosilňovač alebo prepínač. V tomto prípade ho používame ako prepínač. Pripojí sa jedným pinom k arduinu, druhým pinom k napájaniu a tretím k LED. Keď arduino vyšle prúd nad určitú prahovú hodnotu, tranzistor sa „zapne“a nechá ním prechádzať napájacie napätie, pričom sa rozsvieti LED dióda. Keď z arduina nie je dostatok prúdu, tranzistor nenechá prúdiť napájanie a LED dióda zhasne. Spínací typ tranzistora je známy ako spínací alebo spojovací tranzistor. Existuje mnoho rôznych typov, ktoré majú rôzne vlastnosti, ako je napätie potrebné na jeho kolíkoch, zosilnenie atď. Odporúčam každému, kto má záujem, aby si prečítal viac o tranzistoroch, aby im lepšie porozumel. 10W LED má celkovo štyri piny, na jednej strane uzemnenie a na druhej strane kolík pre každú farbu. Ak chceme mať možnosť ovládať každú farbu oddelene (aby sme mohli zobrazovať ľubovoľnú kombináciu farieb RGB), každá farba musí mať svoj vlastný tranzistor, potrebujeme teda tri tranzistory celkom. Ďalšie podrobnosti o použitých tranzistoroch budú v nasledujúcom kroku. Rezistory Teraz, keď sme zistili, ako zapnúť LED, je tu ďalší problém. Celá táto sila nemusí byť nevyhnutne dobrá vec! Nechceme skratovať LED, preto k nej treba pridať rezistory. Zo štyroch pinov na dióde LED uzemňovací kolík nepotrebuje odpor, pretože sa práve uzemňuje. Tri farebné kolíky však budú potrebovať najmenej jeden odpor, a pretože rôzne farby čerpajú rôzne napätia, nemusia to byť nevyhnutne rovnaké odpory. „Ako vôbec prídeme na tieto hodnoty ?!“môžete sa opýtať. Odpoveď je MAGIC. Kúzlo MATEMATIKY! (čítajte ďalej, sľubujem, že to stojí za to …)

Krok 2: Výpočet komponentov obvodu

Typ tranzistorov Ako bolo uvedené v predchádzajúcom kroku, tu použité tranzistory sú spínacej odrody. Aký konkrétny typ tranzistora je potrebný v obvode, závisí od toho, čo obvod vyžaduje, ale v tomto obvode je vhodný tranzistor 2N2219. Upozorňujeme, že môžete použiť aj iný tranzistor ako 2N2219, pokiaľ má správne špecifikácie pre obvod, na ktorom pracujete. (Mal by byť vhodný aj bežnejší tranzistor 2N2222) V závislosti od typu tranzistora budú tri kolíky na tranzistore buď „emitor, báza, kolektor“alebo „brána, zdroj, odtok“. Typ 2N2219 je prvý. Existuje mnoho typov telesa tranzistora, takže aby ste určili, ktorý kolík zodpovedá vysielaču, základni a kolektoru, bude načase konzultovať váš špecifikačný list! Tranzistor tiež potrebuje dva odpory. Jeden spája základňu tranzistora s arduinom - môže to byť ľubovoľná hodnota, spravidla okolo 1 kΩ. To sa používa tak, že žiadny rušivý prúd z arduina nespôsobí spustenie tranzistora a neúmyselné zapnutie svetla. Druhý potrebný odpor spája základňu so zemou a má spravidla veľkú hodnotu ako 10 kΩ. Typy rezistorov Na pripojenie napájania k LED musíme použiť niektoré odpory. Každá farba na dióde LED má iný požadovaný vstup napätia. Špecifické hodnoty závisia od použitej diódy LED, ale pre štandardnú 10W LED budú pravdepodobne v správnom rozsahu: červená - 6 - 8 V zelená - 9 - 12 V modrá - 9 - 11 V prúd požadovaný diódou LED: 3 miliAmpéry (mA) Napätie napájacieho zdroja: 12 V Situácia je taká: na napájanie diódy LED používame 12 V napájací zdroj a každá farba by mala dostať menšie napätie. Na zníženie napätia, ktoré každá farba na LED skutočne vidí, musíme použiť odpory. Ak chcete zistiť potrebnú hodnotu odporu, je načase konzultovať Ohmov zákon. Napríklad pre červenú farbu: Napätie = prúd * odpor…. Prepísať na odpor = napätie (pokles) / prúdový odpor = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (hodnota 4 V je od 12 V (napájanie) - maximum červeného rozsahu (8 V)) Ešte nie sme hotoví. V závislosti od typu odporu (t. J. Jeho veľkosti) môže byť z neho rozptýlené iba určité množstvo energie. Ak použijeme odpory, ktoré nedokážu rozptýliť dostatok energie, spálime ich. Vzorec na výpočet výkonu cez odpor pochádza z Ohmovho zákona: je to výkon = napätie * prúd. Výkon = 4V * 0,3 A = 1,2 W To znamená, že potrebujeme 13,3Ω, 1,2 W (najmenej) odpor, aby sme sa presvedčili, že naša LED dióda je bezpečná. Problém je v tom, že väčšina bežných rezistorov má 1/4 W alebo menej. Čo robiť?! Problém môžeme vyriešiť pomocou kúzla paralelného nastavenia rezistorov. Kombináciou štyroch (1/4 W) odporov paralelne sa celkový stratový výkon zvýši až na 1 W. (V ideálnom prípade by sme pridali päť odporov paralelne, ale keďže 1,2 W bude vidieť iba vtedy, keď bude svietiť na maximum, a gen. používame o niečo menej). Paralelné pridanie rezistorov spôsobí, že sa ich odpor proporcionálne zníži (to znamená, že ak skombinujeme štyri rezistory 13,3 Ω paralelne, celkový odpor bude iba ~ 3 Ω) Na získanie správneho odporu a rozptýlenia výkonu môžeme skombinovať štyri odpory 68 Ω 1/4W v paralelné. Toto číslo získame vynásobením 13,3Ω štyrmi, čo je ~ 53Ω, a potom vezmeme ďalšiu najvyššiu štandardnú hodnotu pre odpor. Celkovo: Na napájanie červenej farby musíme použiť buď jeden odpor 13,3Ω 1W, alebo štyri paralelne odpory 68Ω 1/4W. Na výpočet odporu potrebného pre ostatné farby použite rovnaký postup. Súhrn požadovaných komponentov obvodu: 3 x 2N2219 tranzistory 3 x 1kΩ odpory 3 x 10 kΩ odpory Červená: 4 x 68Ω 1/4 W odpory Modrá: 4 x 27Ω 1/ 4W odpory Zelená: 4 x 27 Ω 1/4W odpory

Krok 3: Schéma obvodu / Konštrukcia obvodu

Keď ste prešli matematikou a nazbierali všetky potrebné kúsky, je čas ich dať dohromady!

Najprv vezmite napájanie a odpojte akékoľvek pripojenie, ktoré má na konci, a odpojte napájacie a uzemňovacie vodiče. Pripojte uzemňovací vodič k jednej z koľajničiek nepájivého poľa. Pripojte napájací vodič k spájke potrebné odpory na LED diódu. Potom vytvorte obvod podľa schémy zapojenia. Upozorňujeme, že všetky uzemnenia v obvode (uzemnenie arduino, uzemnenie tranzistora, napájanie) musia byť nejakým spôsobom spojené.

Krok 4: Arduino kód

Už sme skoro tam! Čas na pripojenie nášho obvodu k arduinu.

Kód tu len prevádza RGB LED v rámci farebného cyklu (t. J. Kontroluje celú dúhu). Ak poznáte arduino, nie je to príliš zložité. Tento kód som pôvodne nepísal ja, ale úprimne si nepamätám, odkiaľ som ho stiahol; bol to open source. Ak si spomeniem alebo ak niekto pozná zdroj, rád ho uvediem. Náčrt je prilepený nižšie. Len sa uistite, že hodnoty pinov v náčrte zodpovedajú pinom na arduine, ktoré sa používajú na pripojenie k LED. Jediným kódom je odoslanie individuálnej hodnoty (od 0 do 255) do každého z farebných pinov LED. Ak chcete, aby sa objavila konkrétna farba, pozrite sa na tabuľku farieb RGB // Spúšťa diódu RGB pomocou cyklu farebného kolieska s jasom = 0; // ako jasná je LED dióda. Maximálna hodnota je 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup () {// vyhlasenie pinov za vystup: pinMode (RED, OUTPUT); pinMode (ZELENÝ, VÝSTUP); pinMode (MODRÝ, VÝSTUP); } // od 0 do 127 neplatné displayColor (uint16_t WheelPos) {byte r, g, b; prepínač (WheelPos / 128) {prípad 0: r = 127 - WheelPos % 128; // Červená nadol g = WheelPos % 128; // Zelená až b = 0; // blue off break; prípad 1: g = 127 - WheelPos % 128; // zelené dole b = WheelPos % 128; // modrá hore r = 0; // red off break; prípad 2: b = 127 - WheelPos % 128; // modré dole r = WheelPos % 128; // červená hore g = 0; // green off break; } analogWrite (ČERVENÁ, r*2); analogWrite (ZELENÁ, g*2); analogWrite (MODRÁ, b*2); } void loop () {displayColor (rad); oneskorenie (40); rad = (rad+1) % 384; }

Krok 5: Pridanie káblov z optických vlákien

Aj keď tento krok nedokončíte, je pekné, že teraz máme úžasnú, jasnú, plne prispôsobiteľnú RGB LED diódu. Rozhodol som sa to skombinovať s vláknovou optikou, ale v skutočnosti si môžete robiť, čo chcete! Chcete vytvoriť sladké reflektory? Zapáliť diskotéku? Toľko možností!

Pôvodne som kúpil päť stôp 50 prameňových vlákien, 10 stôp 12 prameňových vlákien a 5 stôp 25 prameňových vlákien. Nakoniec som skrátil dĺžku na polovicu, aby som mal viac škvŕn, aj keď samotné drôty boli kratšie. Rozhodol som sa urobiť strom, pretože som ho nemohol namontovať cez stenu. Tyl bol prilepený na stenu gumovým cementom (tyl je dosť ľahký, takže môže stačiť páska). Vlákna sú navlečené cez tyl do stromu podobného vzoru. Použitím prázdnej/vysušenej sódy sa LED dióda umiestni v spodnej časti a vlákna sa pridajú na jej vrch. Najväčším problémom v tomto mieste je snažiť sa zaistiť, aby svetlo prechádzalo vláknami namiesto toho, aby prechádzali cez vrch nádoby na sódu. Pevné zabalenie vlákien do fólie môže pomôcť, ale odporúčam vyskúšať akékoľvek nastavenie, ktoré by podľa vás mohlo fungovať. Spojte všetky tieto kúsky a máme svoj strom!

Krok 6: Čas na párty

Neostáva nič iné, iba stlmiť svetlá, napájať arduino a vyhrievať sa v žiare nášho nového nastavenia optických vlákien!

Prikladám aj video z nastavenia. Osobne to vyzerá lepšie, ale môžete to vidieť pomaly sa pohybovať cez farebné koliesko.