RGB LED -kuituoptinen puu (aka Project Sparkle): 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Onko huoneesi liian tylsä? Haluatko lisätä siihen hieman kimallusta? Lue täältä, miten voit ottaa RGB -LEDin, lisätä kuitukaapelia ja saada sen loistamaan!

Project Sparklen perustavoite on ottaa erittäin kirkas LED-valo ja muutama hehkuva kuituoptinen kaapeli ja kytkeä se arduinoon luodaksesi mukavan valotehosteen. Tämä on kuituoptisten tähtilaattojen/kattojen jäljitelmä, mutta se on asennettu pystysuoraan, koska en voi porata kattoani, eikä se käytä valmiita valaisimia kuituoptisten johtojen sytyttämiseen. Joten todella se on tapa saada viileitä kuituoptisia tehosteita investoimatta kalliisiin valaisimiin. Liittäminen LED -valon kautta arduinoon lisää myös kaikenlaista räätälöintiä ja värien parantamista! Materiaalit: 10 W LED - 5 dollaria - eBay. ** Varoitus, tämä on erittäin kirkas. ÄLÄ katso tätä suoraan, kun se on päällä. Kiinnitä se testattavan laatikon tai muun sopivan suojan alle. ** Kuituoptinen hehkulanka - ~ 25-30 dollaria - ostin sen verkossa TriNorthLightingilta. Kuituoptista kaapelia myydään yleensä jalalla eri johtosarjoilla kaapelin sisällä. Mitä vähemmän säikeitä kaapelissa on, sitä paksumpi jokainen lanka on, mikä tarkoittaa kirkkaampaa päätypistettä. Tältä sivulta löydät kätevän kaavion kaapelin numerosta ja leveydestä. 12 V, 2 A virtalähde - ~ 10 dollaria - minulla oli yksi makuulla. 5 dollarin juotosrauta - missä tahansa 10 dollarista suuruusluokkaan korkeampiin piirikomponentteihin - jokainen maksaa vain muutaman sentin, vaikein kysymys on luultavasti mistä niitä saa nykyään Lanka, langanpoistajat, leikkurit jne. Tylli - 5 dollaria - ostettu veneestä myymälä. Se on materiaali, jota käytin kudotessani kuituoptisia säikeitä seinälle

Vaihe 1: Yleiskatsaus piirikomponenteista

Perusjohtoa (ja LEDiä) lukuun ottamatta piirissämme on kaksi pääkomponenttia: transistorit ja vastukset. Tavoitteena on kytkeä LED -valo leipälevyyn ja liittää arduino samaan leipälevyyn niin, että arduino voi tulostaa arvon ja LED -valo syttyy tietyllä kirkkaudella (joka vastaa arduinon tuottamaa arvoa). Ongelmana on, että arduino voi syöttää vain 5 V, mutta LED -valomme tarvitsee 12 V (huomautus: tämä voi muuttua sen mukaan, mitä teho -LEDiä käytät). Tässä on virtalähde. "Kuinka me koskaan liitämme arduinon, LEDin ja virtalähteen yhteen ?!" saatat kysyä. Vastaus on taikuutta. TRANSISTORIEN taika! Yksinkertaisesti transistori on vahvistin tai kytkin. Tässä tapauksessa käytämme sitä kytkimenä. Se liitetään yhdestä nastasta arduinoon, toinen nasta virtalähteeseen ja kolmas LED -valoon. Kun arduino lähettää tietyn kynnyksen ylittävän virran, transistori "käynnistyy" ja antaa virtalähteen jännitteen kulkea sen läpi ja sytyttää LED -valon. Kun arduinosta ei tule tarpeeksi virtaa, transistori ei anna virtalähteen kulkea sen läpi ja LED sammuu. Kytkintyyppi transistori tunnetaan kytkentä- tai risteystransistorina. Saatavilla on monia erilaisia tyyppejä, joilla on erilaisia ominaisuuksia, kuten jännite, jota tarvitaan sen nastojen yli, vahvistus jne. Kannustan kaikkia kiinnostuneita lukemaan lisää transistoreista saadakseen niistä paljon paremman käsityksen. 10 W: n LED -valossa on yhteensä neljä nastaa, toisella puolella maata ja toisella puolella nasta jokaiselle värille. Jos haluamme hallita jokaista väriä erikseen (jotta voimme näyttää minkä tahansa RGB -väriyhdistelmän), jokaisella värillä on oltava oma transistori, joten tarvitsemme yhteensä kolme transistoria. Tarkemmat tiedot käytetyistä transistoreista ovat seuraavassa vaiheessa. Kaikki tämä voima ei välttämättä ole hyvä asia! Emme halua lyhentää LEDiä, joten siihen on lisättävä vastuksia. LEDin neljästä nastasta maadoitusnasta ei tarvitse vastusta, koska se vain maadoitetaan. Mutta kolme värinappia tarvitsevat vähintään yhden vastuksen, ja koska eri värit vetävät eri jännitteitä, ne eivät välttämättä ole samoja vastuksia. "Kuinka voimme koskaan selvittää nämä arvot ?!" saatat kysyä. No, vastaus on MAGIC. MATEMAATIKAN taika! (lue, se on sen arvoista, lupaan …)

Vaihe 2: Piirikomponenttien laskeminen

Transistorityyppi Kuten edellisessä vaiheessa sanottiin, tässä käytetyt transistorit ovat vaihtelevia. Minkä tyyppistä transistoria tarvitaan piirissä, riippuu siitä, mitä piiri vaatii, mutta tässä piirissä 2N2219 -transistori sopii. Huomaa, että voit käyttää muuta transistoria kuin 2N2219, kunhan sillä on oikeat tiedot piirille, jolla työskentelet. (Yleisemmän 2N2222 -transistorin pitäisi myös olla sopiva) Transistorin tyypistä riippuen transistorin kolme nastaa ovat joko "lähetin, pohja, keräilijä" tai "portti, lähde, tyhjennys". 2N2219 -tyyppi on entinen. On olemassa monia transistorikotelotyyppejä, joten sen määrittämiseksi, mikä nasta vastaa lähetintä, kantaa ja keräintä, on aika kuulla tekniset tiedot! Transistori tarvitsee myös kaksi vastusta. Yksi yhdistää transistorin kannan arduinoon - tämä voi olla mikä tahansa arvo, yleensä noin 1 kΩ. Tätä käytetään siten, että kaikki arduinon väärät virrat eivät aiheuta transistorin laukaisua ja vahingossa sytyttämistä. Toinen tarvittava vastus yhdistää tukiaseman maahan ja on yleensä suuri arvo, kuten 10 kΩ. Jokaisella LEDin värillä on erilainen vaadittu jännitetulo. Tarkat arvot riippuvat käyttämästäsi LEDistä, mutta tavallisen 10 W: n LEDin tapauksessa nämä ovat todennäköisesti oikealla alueella: Punainen - 6-8 V Vihreä - 9-12 V Sininen - 9-11 V LEDin vaatima virta: 3 milliAmp (mA) Virtalähteen jännite: 12 V Tilanne on seuraava: käytämme 12 V: n virtalähdettä LED -virran kytkemiseen ja jokaisen värin pitäisi saada pienempi jännite. Meidän on käytettävä vastuksia vähentääksesi jännitettä, jonka jokainen LED -valon väri todella näkee. Tarvittavan resistanssin arvon määrittämiseksi on aika tutustua Ohmin lakiin. Esimerkiksi punainen väri: Jännite = virta * vastus…. Kirjoita uudelleen vastukseen = Jännite (pudotus) / Virtakestävyys = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (4 V: n arvo on 12 V: sta (virtalähde) - punaisen alueen maksimi (8 V)) Emme ole vielä valmiita. Riippuen vastuksen tyypistä (eli sen koosta) vain tietty määrä tehoa voi haihtua. Jos käytämme vastuksia, jotka eivät pysty hajottamaan tarpeeksi virtaa, poltamme ne loppuun. Kaava tehon laskemiseksi vastuksen kautta tulee Ohmin laista: se on teho = jännite * virta. Teho = 4 V * 0,3 A = 1,2 W Tämä tarkoittaa, että tarvitsemme 13,3Ω, vähintään 1,2 W vastuksen, jotta voimme varmistaa, että LED -valomme on turvassa. Ongelmana on, että yleisimmät vastukset ovat 1/4 W tai vähemmän. Mitä tehdä?! Käyttämällä vastuksen asettamisen taikaa rinnakkain voimme korjata ongelman. Yhdistämällä neljä (1/4 W) vastusta rinnakkain, kokonaistehon haihtuminen lisää jopa 1 W. käytämme vähän vähemmän). Vastuksien lisääminen rinnakkain vähentää niiden vastusta suhteellisesti (eli jos yhdistämme neljä 13,3 Ω: n vastusta rinnakkain, kokonaisvastus on vain ~ 3 Ω) Saadaksemme oikean vastuksen ja tehonhäviön, voimme yhdistää neljä 68 Ω 1/4W -vastusta rinnakkain. Saamme tämän luvun kertomalla 13.3Ω neljällä, mikä on ~ 53Ω, ja ottamalla sitten seuraavaksi korkein vakioarvo vastukselle. Kaiken kaikkiaan: punaisen värin saamiseksi meidän on käytettävä joko yhtä 13,3 Ω 1 W: n vastusta tai neljää 68Ω 1/4 W: n vastusta rinnakkain. Yhteenveto tarvittavista piirikomponenteista: 3 x 2N2219 transistorit 3 x 1 kΩ vastukset 3 x 10 kΩ vastukset Punainen: 4 x 68Ω 1/4 W vastukset Sininen: 4 x 27Ω 1/ 4 W vastukset Vihreä: 4 x 27 Ω 1/4 W vastukset

Vaihe 3: Piirikaavio / piirin rakentaminen

Kun olet käynyt läpi matematiikan ja kerännyt kaikki vaaditut palaset, on aika koota ne yhteen!

Ota ensin virtalähde ja katkaise kaikki liitännät sen lopussa ja eristä virta- ja maadoitusjohdot. Lisää maadoitusjohto johonkin leipälautan kiskoista. Juotos virtajohto juottamaan tarvittavat vastukset LEDiin. Rakenna sitten piiri piirikaavion osoittamalla tavalla. Huomaa, että kaikki piirin maadoitukset (arduino -maadoitus, transistorialustat, virtalähteen maadoitus) on liitettävä yhteen jollakin tavalla.

Vaihe 4: Arduino -koodi

Olemme melkein perillä! Aika kytkeä piirimme arduinoon.

Tässä oleva koodi kulkee vain RGB -LEDin läpi värikierron (ts. Tarkistaa koko sateenkaaren). Jos olet perehtynyt arduinoon, tämä ei ole liian monimutkaista. Tämä koodi ei ollut alunperin minun kirjoittamani, mutta en rehellisesti muista, mistä latasin sen; se oli avoimen lähdekoodin. Jos muistan tai jos joku tietää lähteen, mainitsen sen mielelläni. Luonnos on liitetty alla. Varmista vain, että luonnoksen nastan arvot vastaavat LED -liitäntään käytetyn arduinon tappeja. Kaikki koodi ei lähetä yksittäistä arvoa (0 - 255) kullekin LED -värinapille. Jos haluat tietyn värin tulevan esiin, tutustu RGB -värikarttaan // Käyttää RGB -LED -valoa värikierrosjakson aikana kirkkaus = 0; // kuinka kirkas LED on. Suurin arvo on 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup () {// julista nastat lähtöksi: pinMode (RED, OUTPUT); pinMode (VIHREÄ, LÄHTÖ); pinMode (SININEN, LÄHTÖ); } // 0-127 void displayColor (uint16_t WheelPos) {tavu r, g, b; kytkin (WheelPos / 128) {tapaus 0: r = 127 - WheelPos % 128; // Punainen alas g = WheelPos % 128; // Vihreä ylös b = 0; // sininen pois tauko; tapaus 1: g = 127 - WheelPos % 128; // vihreä alas b = WheelPos % 128; // sininen ylös r = 0; // punainen pois tauko; tapaus 2: b = 127 - WheelPos % 128; // sininen alas r = WheelPos % 128; // punainen ylös g = 0; // green off break; } analogWrite (PUNAINEN, r*2); analogWrite (VIHREÄ, g*2); analogWrite (SININEN, b*2); } void loop () {displayColor (rad); viive (40); rad = (rad+1) % 384; }

Vaihe 5: Kuituoptisten lankojen lisääminen

Vaikka et suorittaisi tätä vaihetta, on hienoa, että nyt meillä on mahtava, kirkas, täysin muokattava RGB -LED. Päätin yhdistää sen kuituoptiikkaan, mutta todella voit tehdä mitä haluat! Tee makea valokeila? Sytytätkö diskopallon? Niin monia mahdollisuuksia!

Ostin alun perin viisi jalkaa 50 -säikeistä kuitua, 10 jalkaa 12 -säikeistä kuitua ja 5 jalkaa 25 -säikeistä kuitua. Päätin leikata pituuden puoliksi, jotta minulla olisi enemmän pisteitä, vaikka johdot olisivat lyhyempiä. Päätin tehdä puun, koska en voinut asentaa niitä seinän läpi. Tylli liimattiin seinälle kumisementin kautta (tylli on melko kevyt, joten teippi saattaa riittää). Kuidut kierretään tyllin läpi puumaiseksi kuvioksi. Tyhjän/kuivatun soodatölkin avulla LED asetetaan alareunaan ja kuidut lisätään sen yläosaan. Suurin ongelma tässä vaiheessa on varmistaa, että valo kulkee kuitujen läpi eikä vain soodapurkin yläosasta. Kuitujen kääriminen tiiviisti folioon voi auttaa, mutta ehdotan, että kokeilet mitä tahansa asetusta, jonka uskot toimivan. Laita kaikki palaset yhteen ja meillä on puu!

Vaihe 6: Juhla -aika

Ei ole muuta tehtävissä kuin himmentämään valot, virittämään arduino ja nauttimaan uuden valokuitujärjestelmän hehkusta!

Olen liittänyt myös videon asennuksesta. Se näyttää paremmalta henkilökohtaisesti, mutta näet sen liikkuvan hitaasti väripyörän läpi.