Levitating LED -lamppu: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Oletko koskaan leikkinyt magneeteilla ja yrittänyt saada ne levitoimaan? Olen varma, että monilla meistä on, ja vaikka se saattaa tuntua mahdolliselta, jos se asetetaan hyvin huolellisesti, huomaat jonkin ajan kuluttua, että se on todella mahdotonta tehdä. Tämä johtuu Earnshawin lauseesta, joka todistaa, että on mahdotonta levitoida esinettä vain ferromagneettisilla materiaaleilla. Meillä on kuitenkin kiertotie. Magneettien käytön sijaan levitoimme lampun käyttämällä jännitystä, jota kutsutaan jännitykseksi, jolloin lamppu näyttää kelluvalta!

Vaihe 1: Tarvikkeet

Tämän lampun valmistamiseen tarvitaan erilaisia tarvikkeita:

Elektroniikka:

• Arduino Nano Board
• Hyppyjohdot
• 24 LED -rengas
• 9V akku
• 9V akun liitin

Koristetarvikkeet:

• Pahvi (tai puu, jos käytetään laserleikkausta)
• Siima (kaikkien pitäisi toimia ja yrittää valita mahdollisimman läpinäkyvä)

Muut:

• Kuminauha
• Kuuma liimapistooli
• Kuumat liimapuikot
• Juotoslaitteet
• Velcro

Vaihe 2: Kokoa elektroniikka

Ensin meidän on koottava elektroniset osat. Tämä on yksinkertaista ja se voidaan tehdä muutamalla vaiheella:

1. Juotos 9 V: n akun liitin Arduino Nano -korttiin. Tämä voi olla hieman vaikeaa, mutta se on olennainen osa hankkeen onnistumista, koska levylle ei toimiteta riittävästi virtaa, mikä aiheuttaa sen, että se ei toimi kunnolla. Kytke punainen johto VIN -nastaan ja musta johto yhteen kortin GND -nastoista.
2. Juotos tapit LED -renkaan taakse. Näissä 24 LED -renkaassa on yleensä 4 juotospaikkaa, mutta tässä projektissa käytämme vain 3: DI, VCC ja GND. DO -osaa ei käytetä tässä projektissa. Juotta se siten, että lanka osoittaa renkaaseen, koska renkaan ulkopuoli piilotetaan paperin taakse, mutta jos hyppyjohtimet on juotettu väärään suuntaan, se työntyy ulos lampusta.
3. Kytke johdot nanoon. DI on liitettävä D5 -nastaan, VCC 5V: iin ja GND GND: hen LED -renkaassa ja Arduino Nano.

Ja olet lopettanut elektroniikan käytön!

Vaihe 3: Tensegrity -veistos

Tässä projektissa käytämme tensegrityä, joka on termi, jota käytetään kuvaamaan jännityksen käyttämistä jonkin asian pitämiseksi paikallaan. Jos haluat vain luoda veistoksen, voit ladata laserleikkaukseen tarkoitetun Adobe Illustrator -tiedoston tai katsoa kuvaa ja leikata sen itse pahviksi.

Jos haluat ymmärtää, miten tämä toimii, jatka lukemista alla!

Tämä jännittynyt veistos käyttää siimaa, jotta se näyttäisi enemmän levitoivalta esineeltä. Kommentoidussa valokuvassa kunkin kuuden rivin sijainti on korostettu eri väreillä. Pidemmät punaiset pitävät yläosan putoamasta. Kutsutaan näitä "rakenteellisiksi linjoiksi". Sitten meillä on siniset viivat, jotka ovat paljon lyhyempiä kuin punaiset, pitäen yläosaa ylöspäin. Kutsutaan näitä "levitaatiolinjoiksi".

Tensegrity -veistoksessamme levitaatiolinjat pitävät rakenteen pystyssä. Koska yläosa haluaa liikkua alaspäin painovoiman vuoksi, levitaatiolinjojen on pidettävä rakenne pystyssä. Kun ne on kiinnitetty, ne ovat hyvin jännittyneitä pitäen rakenteen yläosaa ylöspäin. Niitä on yksi veistoksen kahdella neljällä puolella, vaikka teoriassa yksi riittää pitämään rakenteen pystyssä.

Jos kuitenkin yritit kiinnittää vain levitaatiolinjoja, huomaat, että se putoaa helposti. Tämä johtuu siitä, että yläosa on kiinnitetty vain kahdella pisteellä, mikä ei riitä vakaan rakenteen aikaansaamiseen. Kuvittele keinu. Se on kiinnitetty yhdellä viivalla, jolloin se voi liikkua vapaasti. Meidän tapauksessamme yläosa on kiinnitetty kahdella pisteellä, ja kaksi pistettä muodostavat viivan, joten tensegrity -veistoksemme yläosa, jossa on vain levitaatiolinjat, on vain keinu.

Tässä ovat rakenteelliset linjat. Nämä linjat ovat myös jännittyneitä ja pitävät rakenteen paikallaan. Jos rakenteen yläosa kallistuu mihinkään suuntaan, rakenteelliset linjat toiseen suuntaan pitävät rakenteen paikallaan, jolloin rakenteesta tulee vakaa.

Vaikka se näyttää taikuudelta, koko veistoksen takana on todella paljon syytä!

Vaihe 4: Rakenteen kokoaminen

Nyt on aika koota rakenne niin, että lamppu kiinnitetään siihen. Tämä osa on suhteellisen helppo:

1. Etsi pohjakappaleet. Ne ovat aina suurimpia neliöitä.
2. Laita "käsivarret" päälle. Varmista, että kaikki ovat samaan suuntaan, kun niitä katsotaan puolelta. Tämä varmistaa, että jännitysrakenne voidaan koota suunnitellusti.
3. Aseta yksi sivukappaleista. Näin voimme olla varmoja siitä, että varsiosa ei ole työnnetty liikaa sisään liimaamisen aikana, ja varmistamme, että koko rakenteen pohja voidaan kohdistaa.
4. Kokoa muu rakenne. Kappaleiden pitäisi osua paikalleen täsmälleen, ja hieman liimaamalla päädyt yllä olevaan.

Tämän jälkeen on aika yhdistää siimat rakenteisiin.

1. Liimaa kuuman liiman avulla neljä siimaa siimaa jokaisen rakenteen osan kulmaan. Varmista, että ne ovat kaikki yhtä pitkiä.
2. Liimaa siima toisen rakenteen vastaaviin kulmiin. Minusta oli helpompi liimata, jos koko rakenne oli makaamassa, joten minun ei tarvinnut pitää sitä käsilläni.
3. Liimaa "levitaatiolinjat" paikoilleen. Työnnä ylä- ja alaosat mahdollisimman kauas, kun liima on jäähtynyt, ja liimaa kaksi viimeistä siimaa väliin, yhdistäen rakenteen varret.

Jos olet päässyt tähän asti, hyvä työ! Olet tehnyt suurimman osan töistä jo:)

Nyt meidän on koottava lamppu. Tämä osa on todella helppo:

1. Liimaa LED -rengas pyöreään "pyörään", jossa on kaksi reikää keskellä. Varmista, että hyppyjohtojen muovituet ovat kokonaan ulkokehän sisällä.
2. Liimaa kaksi pyöreää kappaletta yhteen. Liimaa ensimmäinen "pyörä" -kappale, jossa on täydellinen ympyrä, jossa on kaksi reikää keskellä. Nämä muodostavat levitaatiolampumme katon.
3. Kiinnitä akku viimeiseen suorakulmaiseen kappaleeseen. Tässä kappaleessa on reikä, joka on tehty 9 V: n akulle, ja sido se yhdessä Arduino Nano -levyn kanssa kuminauhoilla. Muista, ettet käytä liimaa täällä: akku loppuu lopulta ja sinulla ei ole mitään käyttöä!
4. Ota pala B5 -paperia ja liimaa se lampun reunan ympärille. Tämä toimii kuin lampunvarjostin, ja se myös estää katsojia näkemästä lamppua ja sen akkua.
5. Voit saada jotain riippumaan lampun pohjasta. Muutamissa valokuvissani yritin käyttää lyhyitä, leikattuja olkikappaleita kattokruunuefektin luomiseksi, mutta otin sen myöhemmin pois, koska se oli valokuvieni tiellä. Voit olla luova sillä, mitä laitat tänne!
6. Liimaa lampun yläosa viimeiseen pyöräkappaleeseen. Varmista jälleen, että kaikki siiman palaset ovat yhtä pitkiä.
7. Liimaa tarrakiinnike toisen pyörän yläosaan ja rakenteen yläosan alaosaan. Tämä pitää lampun paikallaan levitaation aikana. Tarranauhan avulla voit irrottaa sen ja antaa sille uuden akun, kun sitä tarvitset.

Vaihe 5: Koodaus

Tässä on nyt hauska osa: koodaa miltä haluat lampun näyttävän! Olen käyttänyt täällä pyörivää RGB -valoa, mutta voit vapaasti luoda mitä haluat ja olla luova sen kanssa!

Tiedän, että selitin koodin jokaisen osan itsenäisesti viimeisessä ohjeessani, mutta tällä kertaa sisällytin kaikki selitykset koodin kommentteihin. Kun tutkit koodia, muista, mitä olen luonut: pyörivä sateenkaarilamppu. Jos tämä selitys ei ollut tarpeeksi hyvä (en tiedä miten muuten selittää sitä), voit aina katsoa taaksepäin alussa olevaa videota. Näet alla olevan koodin tai lataat sen alla olevasta Arduino Luo verkkosivusto -linkistä!

Arduino Luo linkki

(Jos myös tarpeeksi moni pyytää minua selittämään koodin tarkemmin, ehkä teen asialle jotain …)

Levitating_Lamp.ino

#sisältää// sisällytä kirjasto LED -renkaan käyttämiseen

#definePIN5 // nasta, johon LED -rengas on liitetty

#defineNumPixels24 // renkaan kuvapisteiden määrä. on renkaita, joissa on 8 LED -valoa, tai voit käyttää LED -nauhaa neopikseleiden kanssa. Muista vain määrittää, kuinka monta LEDiä sinulla on!

Adafruit_NeoPixel -pikselit (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // julistaa pikseliksi kutsutun valokohteen. Koodi viittaa LED -renkaaseen tällä tavalla.

#defineDELAYVAL20 // tämä päättää, kuinka kauan levyn odotetaan ennen valojen kääntämistä. Jos pienennät tätä, sateenkaaren värit pyörivät vielä nopeammin.

int r [NumPixels]; // tämä on kaikkien LEDien punainen arvo

int g [NumPixels]; // tämä on kaikkien LEDien vihreä arvo

int b [NumPixels]; // tämä on kaikkien LEDien sininen arvo

constint diff = 31; // tämä asettaa kirkkausarvon. Enimmäismäärä on 31, mutta mikä tahansa luku x, jossa 0 <x <32, toimii.

/////// Aseta valojen alkuperäinen sijainti ////////

voidsetLights () {

int R = 8*ero, G = 0, B = 0; // kaikkien LEDien alkuasento

for (int i = 0; i <8; i ++, R- = diff, G+= diff) {

r = R;

g = G;

b = 0;

}

for (int i = 0; i <8; i ++, G- = diff, B+= diff) {

g [i+8] = G;

b [i+8] = B;

r [i+8] = 0;

}

for (int i = 0; i <8; i ++, B- = diff, R+= diff) {

r [i+16] = R;

b [i+16] = B;

g [i+16] = 0;

}

}

/////// Lopeta LEDien alkuasennon asettaminen ////////

voidsetup () {

pixels.begin (); // kytke pikseliobjekti päälle

setLights (); // aseta LEDien alkuasento

}

int idx = 0; // aseta LED -pyörimisen alkuasento

voidloop () {

/////// aseta kunkin LEDin väri ////////

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

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

pixels.show ();

}

/////// lopeta LED -valojen värin asettaminen ////////

viive (DELAYVAL); // odota DELAYVAL millisekuntia

idx ++; // liikuta LEDien kiertoa yksi kerrallaan

idx%= 24; // muokkaa arvoa 24. Tämä rajoittaa idx: n arvon 0 ja 23 välille

}

katso rawLevitating_Lamp.ino, jota isännöi GitHub ❤ kanssa

Vaihe 6: Suorita loppuun

Nyt on aika kytkeä lamppu päälle, kiinnittää tarranauha rakenteeseen ja sammuttaa valot: on esitysaika. Voit vapaasti tehdä haluamasi muutokset ja jakaa tämän projektin kanssa luomasi maailman kanssa!

Onnea matkaan ja jatka etsimistä!