Nabitie svetelného poľa: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:02

Toto je sada prázdnych plechoviek od krmiva pre psov, každá s jediným LED svetlom vo vnútri a farebnou šošovkou na otvore. LED diódy sú ovládané detektormi pohybu spustenými interakciou diváka. Použitím LED ako zdroja svetla pre každú z plechoviek sú požiadavky na výkon nízke. Obvod používa malé množstvo komponentov na ovládanie LED diód a tento návod podrobne popíše, ako používa detektory pohybu, tranzistory, odpory a diódy LED na vytváranie interaktívnej svetelnej show. V elektronike som nováčik a len nedávno som vytvoril môj prvý návrh obvodu a úspešne postavil tento projekt. Každý, kto sa zaujíma o elektroniku, by mohol ľahko dosiahnuť moju úroveň odbornosti ako úspešný nováčik čítaním a robením. Mojou trochou múdrosti je, že ak si môžete dovoliť lepšie nástroje, to je cesta. Ako umelec naozaj nie chcete propagovať jeden obchod alebo produkt pred druhým, ale moja komunita nemá najlepší výber obchodov, kde by som našiel dobré elektronické súčiastky, preto uvádzam Radio Shack iba ako „chatrč“, nahraďte ju vašim obľúbeným obchodom alebo dodávateľom. Komponenty: 64 plechoviek na krmivo pre psov (umytých) 32 zelených 10 mm super jasných diód LED (www.evilmadscientist.com) 32 modrých 10 mm super jasných diód LED (www.evilmadscientist.com) 50 -palcový napájací kábel (elektronické napájanie, hádam, pretože som nepočítal použitie) 10 cédrové panely (železiarstvo) 2 hliníkové uhlové lišty (železiarstvo) 2 hliníkové tyče s hrúbkou 1/16 palca (železiarstvo) 8 1/4 w 1K odpory (chatrč) 8 PNP tranzistorov (chatrč) 8 DP-001 detektory pohybu (www.glolab.com) 8 Fresnelových šošoviek (www.glolab.com) 5 'zmršťovacia bužírka (pre profesionálnych koncových predajcov) výrobok, koordinované farby sú chladné) 1 napájací zdroj 9 V 800 mA (chatrč) 1 vypínač (chatrč) 1 okrúhly plošný spoj (skrinka) 31 mosadzných skrutiek č. 8 (železiarstvo) 31 mosadzných #8 matíc (železiarsky obchod) 31 mosadzných #8 podložiek (Železiarsky tovar) 32 sklenených šošoviek (Pôvodný nápad bol na maskovanie papiera, pergamenu a sľudy alebo akejkoľvek podoby) 1 Predlžovací kábelNástroje: Horúca lepiaca pištoľ (lepšia ako lepiaca páska) Odizolovacie kliešte (nespoliehajte sa na zuby, nástroj je vyobrazený tu je najlepší nástroj pre prácu) spájkovačka (nepodvádzajte sa tu, zlepšil som sa s lepšou žehličkou) spájka (tavidlo) Tepelná pištoľ (potrebná iba vtedy, ak tepelne zmršťujete spájky drôtu) pomocné ruky (voliteľné, ale vysoko lupa (voliteľné) Breadboard (voliteľný, ale potrebný nástroj pre každého, kto má vážny záujem o návrh elektronických obvodov) 1 odpor 39K (programovanie citlivosti DP-001) 1 rezistor 2,7K (programovanie zotrvania DP-001) 1 vrták1 vrták viacerých veľkostí (nutnosť bežného vrtáka) 1 skrutkovač 1 kladivo (voliteľné, rozbitie prsta na nohe odstráni nudu a únavu) závažnosť spájkovania 64 diód LED so 128 vodičmi) 1 strmeň alebo mierka 1 lepidlo na drevo 2 dlhé skrutkové svorky elektrické poznámky: Vcc = zdroj pozitívnyVdd = FET kladný, napájanie napája detektor kladne, tranzistor NFET na DP-001 vydáva kladnú hodnotu na termináli tomu hovoríme VddVss = zdroj negatívny. Ako umelec pracujúci hlavne v olejoch a v poslednej dobe v technologickejších kúskoch som tiež chcel do svojej práce začleniť trochu zelene. Mám dvoch mopslíkov a zdá sa, že radi jedia každý deň, čo vedie k plytvaniu z nádob na potraviny, a tak som začal konzervy konzervovať pre nejaký budúci projekt, o ktorom som vedel, že s ním prídem, keď budem mať väčšiu zbierku. Ďalší priateľ výtvarníka, ktorý pracuje v tavenom skle, spomenul, že existuje porotcovská show, ktorej témou je „spolupráca“, a rozhodli sme sa spoločne pracovať na umeleckom diele. Bola to perfektná príležitosť použiť tie plechovky od psieho jedla, ktoré sa usadili v mojej garáži. Pri toľkých plechovkách bolo zrejmé, že kus musí mať formu akéhosi poľa, ktoré sa rozsvietilo pohybom diváka. Stretli sme sa v miestnej kaviarni a stanovil som svoj plán. Názov diela bol taký prirodzený ako samotná príroda, množstvo svetla pomocou elektrického náboja. Tu je rýchly popis práce a postupu pri vytváraní tohto umeleckého diela..

Krok 1: Zostavenie rámu

Cédrové panely boli nájdené v miestnom železiarstve a boli navrhnuté na obloženie skríň. Náklady boli lacné 23 dolárov za 12 dosiek; boli pre projekt dokonalí. Tiež boli vybrané pre farbu a formu s ďalšou výhodou miernej cédrovej arómy.

Predná strana dosiek bola brúsená a potiahnutá plochým varitanom, aby sa zabránilo priťahovaniu mastnoty a nečistôt pri manipulácii a aby sa zvýraznila farba cédra. Dosky sú široké 3,75 palca a dlhé 48 palcov, ideálne pre maticu, ktorá sa zmestí do šírky a výšky dosiek, čím sa vytvoria dokonalé rozstupy pre štvorcovú maticu. Priemer plechovky na psie jedlo je 3 "a nájdenie dierovej píly tejto veľkosti bolo jednoduché. Zmeral som stredovú čiaru dosiek a potom vzdialenosť medzi stredmi dvoch dosiek vedľa seba. Pomocou tohto merania som rozmiestnil otvory pozdĺž zvislej čiary. dosiek, aby sa vytvorila štvorcová sústava plechoviek. To mi poskytlo určitý priestor v hornej a spodnej časti dielu. Na horizontálne vyváženie dielu boli pridané dve prázdne dosky, jedno na každej strane matice. Vyvŕtajte otvory pre plechovky pomocou 3 "dierovej píly, otvor prebrúste a otestujte plechovku v otvore, aby ste otvor vyskúšali. Panely zlepte malým množstvom dreveného lepidla a zovrite, nechajte cez noc zaschnúť. Chcel som, aby konce plechoviek boli rovnomerné a základňa tak, aby vyčnievali cez zadnú časť panelu iba o 1 ". Pomocou stohov dier, ktoré boli vyvŕtané z dosiek, bolo potrebné vyrovnať dokončený panel lícom nadol. aby každý mohol vyčnievať zozadu o 1 palec. Pomocou horúcej lepiacej pištole bol okolo spodnej časti každej plechovky položený pásik lepidla, ktorý ich pripevnil k panelu. Aby bol kus dostatočne pevný, aby panely pri manipulácii nepraskli a neoddelili sa, boli dosky na vrchnej a spodnej strane tiež zviazané plochou hliníkovou tyčou a kúskom zahnutého hliníka. Plochú tyč bolo možné vynechať, ale ja som chcel silu a čas od času som bol známy prílišnému inžinierovi. Najprv zarovnajte tyč a uhlovú konzolu s okrajom panelu, upnite ju a potom vyvŕtajte jeden otvor cez zvislú stredovú os každej dosky, jeden na vrchu a jeden na dne. Spojte ich mosadznými skrutkami, maticami a podložkami. Na zvýšenie pevnosti tejto aplikácie použite pás horúceho lepidla po celej dĺžke tyčí a dosiek. Na základňu každej matice som tiež vložil malú horúcu lepiacu perličku, aby zostala na svojom mieste; rám je pripravený. Ďalej pripravte plechovky. Vnútro plechoviek bolo sivej farby, ktoré absorbovalo svetlo z LED diódy, aby sa dostalo viac svetla do šošoviek, aby sa odrazilo, a to sa dosiahlo natretím vnútra plechoviek značkovacou farbou. Dôvodom výberu zvolenej značkovacej farby bola jej tryska, ktorá je navrhnutá tak, aby smerovala nadol k zemi, aby bola tryska rovná, čo uľahčuje natieranie interiéru plechoviek. Tiež som chcel, aby sa farby trochu posunuli, a tak som vybral červenú, zelenú, modrú, bielu a žltú farbu; v tejto dobe mi vzhľad a farba neboli známe, pretože môj priateľ bol zaneprázdnený ich výrobou, zatiaľ čo som staval rám a elektroniku. Na vyvŕtanie otvorov do plechoviek vytvoril štandardný vrták otrepy, ktoré bolo príliš ťažké vyčistiť a tiež spôsobiť, že otvor bol po zahĺbení podlhovastý. Použitím krokového vrtáka je otvor čistý, pretože tento vrták bude pri vyvŕtaní frézovať okraje otvoru a vytvárať perfektný okrúhly otvor správnej veľkosti pre diódy LED. Ďalej som zmeral priemer obchodného konca DP-001, aby som mohol do panelu vyvŕtať otvory, cez ktoré mohli nahliadnuť; vybral zodpovedajúcu veľkosť vrtáka a vyložil kruhový vzor pre otvory. Toto malo zachovať konzistentnú podobnosť s kruhmi. Keď sú všetky plechovky namaľované, vyvŕtané a nainštalované do rámu, je čas začať pracovať na elektronike.

Krok 2: Elektronický dizajn

Pochopte, že som nováčik v elektronickom dizajne, ak sú niektoré moje interpretácie operácií súčiastok nesprávne, pošlite prosím komentár, aby bol čitateľ zrozumiteľný. Nástroj na odstraňovanie drôtov bol tiež veľmi cenným nástrojom na pracovnom stole, ale môže chráňte si zuby, ak je to váš zvyk, a pri odizolovaní stoviek drôtov vám môže zachrániť zdravý rozum; toto je lacný nástroj, ale skvelý nástroj. Predtým, ako pridáme všetku elektroniku, je lepšie vytvoriť návrh a potom otestovať činnosť obvodu. Odpájkovanie nie je spôsob, ako pokročiť a týmto spôsobom môžete stratiť mnoho dobrých súčiastok. Prvou úlohou je vypočítať hodnoty komponentov a definovať požiadavky na výkon obvodu. Prvým komponentom je detektor pohybu DP-001, ktorý má rozsah potrebného výkonu od minima 4 V DC do maxima 15 V DC, čo nám dáva príjemný rozsah práce. Okruh bude poháňať 65 LED diód a každá LED dióda je dimenzovaná tak, aby odoberala maximálne 20 mA prúdu. 65 x.020A = 1,3A (64 diód LED v plechovkách a 1 pre kontrolku napájania), prúd potrebný pre DP-001 je nízkych 45 mikroampérov alebo 0,000045A x 8 = 00036A, čo je veľmi nízka požiadavka na výkon. Vybral si 12 V 800mA DC výkonový transformátor, pretože si uvedomil, že nebudem mať rozsvietené všetky LED diódy súčasne a žiadna nebude nikdy svietiť dlho, pretože má veľa energie. Teraz, keď vieme, aký výkon bude poháňať LED diódy, musíme vypočítať veľkosť obmedzujúcich odporov, ktoré zabránia vyhoreniu diód LED a zároveň ich udržia čo najjasnejšie. Jedná sa o jednoduchú úlohu pomocou Ohmovho zákona určiť, aký veľký odpor každá LED dióda potrebuje na udržanie chladu a jasu. Špecifikácie diód LED uvádzajú, že maximálny prúd by nemal prekročiť 0,020 A (20 mA), môžete túto hodnotu posunúť tak, aby boli jasnejšie, ak je doba zapnutia dostatočne krátka. Na výpočet potrebného odporu vezmite napätie a vydelte ho hodnotou maximálneho prúdu. 12V DC /.020mA = 600 ohmov. Chcel som získať čo najviac svetla z každej LED, takže bol zvolený odpor 470 ohmov. Pamätajte si, že svetlá nebudú svietiť nepretržite, takže nebezpečenstvo ich spálenia je malé a 470 je blízko 600. Ak chcete skontrolovať, koľko prúdu bude nakreslite pomocou LED, ak použijeme odpor 470 ohmov, rozdelíme 12 V na 470 ohmov na hodnotu 0,0255 mA, čo je rozdiel 0,0055 mA, čo je zanedbateľné. Detektory pohybu DP-001 môžu potopiť iba 100 mA prúdu, takže poháňa všetkých 64 LED diódy z jedného modulu by nefungovali a navyše by sa rozsvietili všetky naraz, čo by bolo menej účinné a nudné. Ak rozdelíme 64 diód LED na 8 a použijeme 8 detektorov DP-001, z ktorých každý napája 8 diód LED pre celkový prúd 160 mA na detektor, to je stále príliš veľa na DP-001, ktorý má maximálnu hodnotu drezu 100 mA. Špecifikácia 2N3906 hovorí, že sa môže potopiť z 10 mikro-ampérov na 100 mili-ampérov, ale ja by som radšej riskoval transitor ako modul detekcie pohybu. Ako si vyberiem tranzistor, ktorý bude fungovať v našom obvode: Existujú dva základné typy spínacích tranzistorov, na ktoré sa budeme pozerať, tranzistor NPN alebo PNP. Označenie NPN a PNP popisuje ich brány a činnosť. Vybral som si univerzálny odpor PNP, 2N3906, nebude musieť odvádzať veľa tepla a je vhodný pre tento projekt. Tranzistory majú tri konektory nazývané základňa, kolektor a emitor. Sú zapnuté napätím snímaným na ich základni, ktoré otvorí bránu a umožní prúdenie väčšieho prúdu medzi kolektorom a emitorom. Rozdiel v prevádzke medzi NPN a PNP je v tom, že NPN sa zapne, ak má základňa kladné napätie 0,7v alebo viac a pod touto hodnotou sa vypne. PNP je obrátený predpätý a zapne sa, keď základňa zaznamená nízke napätie pod 0,07 V a zapne sa nad túto hodnotu. LED diódy sa zapínajú pomocou terminálu mimo DP-001, aby sa zapol tranzistor, ktorý umožní prúdeniu LED diódami. DP-001 vydá na výstupnom termináli „vysokú“hodnotu a pri detekcii pohybu prejde „nízku“smerom k zápornému pólu. Rýchla poznámka k tranzistorom PNP a NPN, nebudem sa dostávať do konštrukcie týchto komponentov, len k tomu, že sa správajú opačne, pretože sú oproti sebe zaujaté. Tranzistor NPN bude viesť prúd medzi kolektorom a emitorom, ak je medzi bázou a emitorom kladný rozdiel hodnôt napätia, zatiaľ čo PNP bude viesť prúd medzi kolektorom a emitorom, ak báza zaznamená nižšie napätie medzi bázou a emitorom.. Tranzistor NPN nemôžeme použiť, pretože je prepnutý, keď je na jeho základni „vysoká“vzhľadom na emitor. Pamätajte, že DP-001 ide "dole", keď je detekovaný pohyb. Rozhodol som sa použiť tranzistory PNP, pretože sú spustené "nízkym" na základni vzhľadom na emitor, čo umožňuje prúdenie prúdu cez tranzistor, keď sa terminál DP-001 dostane "nízko" s detekciou pohybu IR. Nasledujúci obvod je jednoduchý obvod, ktorý ukazuje, ako bude systém fungovať, a pridať ďalších 7 detektorov, odporov a diód LED, všetko, čo musíme urobiť, je osemkrát skopírovať tento návrh. Tu je časť logiky, ktorá šla do obvodu navrhnutého nižšie že funguje podľa plánu a komponenty nespália v oblaku modrého dymu. Nepotrebujeme, aby prúd pretekal koncovým výstupom DP-001 a cez základňu tranzistora 2N3906, stačí nám mať logický prepínač medzi „vysokými“a „nízkymi“, aby sa znížil prúd cez základňu tranzistora, pridajte na výstup terminálu DP-001 a základňu tranzistora 2N3906 odpor 1 kOhm (r1). Pred viazaním anódy LED k tranzistoru umiestnime medzi tieto dve súčasti odpor obmedzujúci prúd (r2) s hodnotou odporu 470 ohmov. Keď DP-001 nedetekuje pohyb, jeho výstupný terminál bude „vysoký“(Vdd) a táto vysoká hodnota bude snímaná na spodnej časti nášho tranzistora, čím zablokuje tok prúdu medzi kolektorom a emitorom. Keď DP-001 sníma pohyb, výstupný terminál sa „zníži“(Vss) a tranzistor sa zapne a umožní prúdenie prúdu medzi kolektorom a emitorom, pričom sa rozsvieti LED dióda, odpor 470 ohmov obmedzí teplo spôsobujúce prúd cez LED dióda.

Krok 3: Budovanie obvodu

Navrhujem investovať do najmenej priemernej veľkosti breadboardu, je to dobrý nástroj pre majstra obvodov. Najprv som otestoval jednoduchý dizajn pomocou DP-001, obmedzujúcich odporov, spínacieho tranzistora a LED. Keď to fungovalo podľa plánu, postavil som spínací obvod so všetkými ôsmimi tranzistormi a odpormi a všetky ich zapojil na záverečný test.

Jednoduchý obvod bol testovaný, keď IR pohyb prešiel pred detektorom, rozsvietila sa LED dióda. V tomto mieste bolo načase spájkovať vodiče so všetkými LED diódami, potom zapojiť všetky detektory s ich kladným (červeným), záporným (čiernym) a koncovým výstupom (zelený). Aby som ušetril miesto na doske s plošnými spojmi, umiestnil som odpor obmedzujúci prúd (r2) do radu s drôtom, ktorý bol uviazaný na strane kolektora tranzistora. Nasledujúce fotografie zobrazujú obvodovú dosku „kvet“, všimnite si žlté a červené čiary, z ktorých každá má v rade odpor obmedzujúci prúd (r2) a je obalená tepelným zmršťovaním. Teraz pripravte 64 LED diód so všetkými kladnými a zápornými vodičmi; tu kladivo príde vhod na úľavu od nudy, vyberte si rozbitie palca na nohe, pretože na dokončenie práce potrebujete prsty. Pripojením všetkých ôsmich detektorov, tranzistorov, diód LED som ich zapojil na dosku a mávnutím ruky osem LED diód zamávalo a potom zhaslo. Bolo načase to všetko prepojiť. Pretože každý detektor bude poháňať osem LED diód, vytvoril som vzor skupín LED diód, pričom som zaistil, že rozsvietim LED diódy, ktoré sa rozsvietia pri každom jednom detektore. Spojte všetky kladné vodiče skupiny 8 LED diód dohromady. Teraz vezmite osem skupín záporných vodičov a zapojte ich všetky na spoločnú zem napájania. Každá skupina LED bola pripnutá k zberaču tranzistorov; pozitívny a uzemnenie bolo spojené s doskou s plošnými spojmi. Emisná strana tranzistorov bola priamo viazaná na Vdd a kolektorová strana bola viazaná na anódu LED cez obmedzujúci odpor, zatiaľ čo katóda LED bola viazaná na zem. Skúška obvodu fungovala; ďalšou časťou bolo zalepenie všetkých LED diód za tepla do plechoviek, pričom sa udržalo usporiadané vedenie drôtov. Kruhový kvet bol priviazaný k zadnej časti panela polí k kovovému držiaku so zadnými pásikmi na zips. Ďalej som priviazal každú skupinu 8 LED pozitívnych vodičov k kolektoru tranzistora na kvete. Ďalej prilepte všetky detektory pohybu do otvorov, ktoré boli predtým vyvŕtané, používajte dobré vedenie drôtov, aby sa hniezdo drôtov nedostalo od vás. Na prednú stranu panela polí som za horúca prilepil Fresnelove šošovky pred každý detektor. Akonáhle boli Fresnelove šošovky na svojom mieste, citlivosť detektorov sa výrazne zvýšila. Stenový transformátor napájania 12 V DC bol potom namontovaný na zadnú stranu panelu s kladným vodičom viazaným na spínač a druhým koncom viazaným na kladné spojenie kvetu obvodu. Uzemňovacie vodiče detektora kvetov a pohybu boli viazané na spoločnú zem systému. Predlžovací kábel bol bezpečne pripevnený na zips k transformátoru pomocou viazacích pások, aby sa zabránilo akémukoľvek ťahaniu kábla za účelom odpojenia napájania. Vypínač bol namontovaný na zadnú hranu panelu horúcim lepidlom. Na zavesenie tohto kusu na stenu (prvý obrázok) som použil niekoľko popruhov na vedenie rúrok, boli dočasné a boli vybrané tak, aby zodpovedali podobnosti kruhov v celkovom dizajne. Už im boli vymenené D-krúžky a prahy dverí za státie panela od steny. S týmto dielom je veľmi zábavné hrať, ako sa divák pohybuje, so vzormi ľahkého tanca s pohybom. V budúcnosti by som mohol tento kus znova zapojiť pridaním mikro-ovládača a charlieplexu do svetiel vytvárajúcich chladné vzory, keď určitý čas nebude žiadny pohyb.