"Charlotte's Web" -tyylinen LED -hehkukello: 10 vaihetta (kuvilla)

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

Siitä lähtien, kun näin ensimmäisen kerran LED-hehkulamput, olen ajatellut, että hehkulankojen on oltava hyväksi jollekin, mutta kesti ennen paikallisen elektroniikkaosaliikkeen sulkemista, ennen kuin ostin lamppuja tarkoituksena murskata ja katso mitä voisin tehdä filamenteilla.

Ei kestänyt kauaa päättää, että he tekisivät mielenkiintoisen kellon ja että olisi hauskaa leijua segmenttejä ilmassa vain niiden virtajohtojen ripustamalla.

Osittain rakentamisen aikana tajusin, että se muistutti oudosti hämähäkinseittejä, joihin oli kirjoitettu Charlotte's Web -kirjasta

Muista, että tämän laitteen jännite on 80 V paljaalla metallirungolla. Eristävän DC-DC-muuntimen ja virtalähteen käyttäminen tarkoittaa kuitenkin, että kehykseen on mahdollista koskettaa eikä saada iskuja. Tai ainakaan en ole.

Vaihe 1: Tarvittavat osat

Kokeeni osoittivat, että LEDit tarvitsevat noin 55 volttia syttyäkseen ja hehkumaan täydellä teholla noin 100 V. Käytössä ne on järjestetty sarjapariksi 230V / 240V markkinoille ja täysin rinnakkain 110V markkinoille. Lampun kannessa on jonkinlainen ohjain, mutta päätin olla yrittämättä käyttää sitä uudelleen, koska halusin, että filamentit hehkuvat paljon vähemmän kirkkaasti. Täysin kirkas LED-kello olisi tuskallista lukea. 7-segmenttinen näyttökello tarvitsee 27 ohjauslinjaa, ja alunperin tarkoituksena oli käyttää Arduino Mega -laitetta. Kuitenkin, kun keskustelemme 100 V: n (tai niin) virran ohjaamisesta LED -valojen kautta mikro -ohjaimen kanssa toisiinsa liittymättömällä IRC -kanavalla, minulle kerrottiin, että olemassa on DS8880 -ohjainsirut tyhjiöloistelampuille. Nämä ovat täydellisiä käsiteltävään työhön, koska ne ottavat 4 bittiä BCD-tulotietoja numeroa kohden ja muuntavat 7-segmenttisiksi käyttösignaaleiksi, joissa on sisäänrakennettu ja muuttuva virranhallinta jopa 1,5 mA. Testaus osoitti, että 1,5 mA oli ihanteellinen tähän sovellukseen. Pudotus 7 bitistä 4 bittiin numeroa kohden tarkoitti myös sitä, että voisin käyttää Arduino Nanoa tai Unoa ohjaukseen, koska tarvitaan vain 13 ohjauslinjaa. (2 x 4 bittiä 0-9 kanavaa, 1 x 3 bittiä 0-7 kanavaa ja 1 x 2 bittiä 0-3 kanavaa)

Päätin käyttää MSF 60kHz radiosignaalia saadakseni Arduinon tuntemaan kellonajan. Olen käyttänyt tätä aiemmin menestyksekkäästi käyttämällä hyllyssä olevia vastaanotinmoduuleja, joista yksi oli käsillä. Näitä näyttää kuitenkin olevan vaikeampi löytää tällä hetkellä, joten saattaa olla helpompaa käyttää WiFi -moduulia, jos joku haluaa tehdä oman version tästä kellosta.

Testauksen aikana huomasin, että Arduino Nanosilla, jolla minulla oli kaikki, näytti olevan huono kellokanta, odottelin tuntikausia niiden synkronointia, sitten yritin epätoivoisesti kytkeä vanhan Duemilanove -laitteen, joka synkronoi ensimmäisen minuutin ja tottui.

Filamenttien käyttämiseen tarvittavan 80 V: n luomiseksi käytin DC -DC -muunninta. Saatavilla on monia, jotka toimivat 12V: sta. Arduinoa voidaan käyttää 12 V: n virtalähteellä ja se luo kätevän 5 V: n virran sen logiikasta. Mutta unohdin tämän tosiasian ja ostin kalliin 5 V: n tulon. Tämä saattaa silti olla hyvä valinta, se tarkoittaa, että kello toimii myös USB: ltä ohjelmoinnin aikana ja kalliilla muuntimella on 5 kV eristetyt lähdöt. (mikä tarkoittaa, että 80 V: n kehys kelluu, mikä vähentää huomattavasti sähköiskun vaaraa)

LEDit ovat saatavana eBayssa, ei tarvitse murskata lamppuja niiden keräämiseksi.

Ostoslista:

Itse juokseva kuparilanka. 34 SWG (31 AWG / 0,22 mm) toimii.

Arduino

4 x DS8880 VFD -ohjaimet

Vähintään 28 LED -filamenttia (mutta ne rikkoutuvat helposti, joten hanki vähintään 25% varaosia)

DC-DC-muunnin

47µF 5V kondensaattori

4.7nF 100V kondensaattori

Runkomateriaali (käytin 3 mm x 3 mm x 0,5 U-profiilista messinkiä)

Jonkinlainen pohja

Syanoakrylaattiliima

DC-tuloliitäntä (tai paneeliin kiinnitetty USB)

60 kHz (tai vastaava) vastaanotinmoduuli ja antenni.

7-nastainen urospuolinen kotelo (ja vastaavat puristusliittimet)

Vaihe 2: Poraa runkomateriaali

Runko on valmistettu 1 metrin pituisesta 3 mm: n messinkisestä U-osasta (seinän paksuus 0,5 mm), eikä se ehdottaisi mitään kevyempää.

LED-valoja ohjataan matalapuolen kytkimillä. Tämä tarkoittaa, että jokainen LED on kytketty johtavaan kehykseen 80 V: n anodilla ja sitten eristetty johdin johtaa kehyksen läpi ohjauspiireihin.

Runko on porattava johtoja varten. Päätin porata reiät normaaliin 10 mm: n nousuun ja tein pienen ohjainlaitteen etäisyyden asettamiseksi. Pohjassa oleva ura pitää kehyskanavan ja tappi (kuusiokoloavain kuvassa) indeksoi olemassa olevan reiän ja mahdollistaa kahden muun poraamisen valitulla etäisyydellä.

Porauslaite toimii myös taivutuspisteenä. Siinä on ura, joka estää U-kanavan leviämisen taivutuksen aikana.

Käytin 1 mm reikiä, mutta pienempi olisi luultavasti ollut parempi, mikä helpottaisi liimaamista.

Vaihe 3: Taivuta runko

Tulostin mallin ulkokehykselle ja LED -paikannukselle. Tämä teipattiin työpöydälle ja taivutin sitten varovasti käsin messinkikehyksen.

Taivutukset, joissa U: n avoin puoli ulospäin oli helppoa, mutta sisäkaarreita oli mahdotonta tehdä rikkomatta kanavaa, kunnes hehkutin materiaalin puhalluspolttimella. Se tarvitsi hieman suoristamista hehkutuksen jälkeen, joten on parasta hehkuttaa vain ne bitit, jotka sitä todella tarvitsevat. Lämmitä vain puhalluspolttimella, kunnes se hehkuu himmeästi eikä kuumene. Liian pitkälle meneminen ja sen sulattaminen olisi hyödytöntä.

Kehyksen muotoilu nauhoitettiin kerran malliin.

Malli löytyy PDF -tiedostona täältä. Jos tulostetaan 1: 1 -asteikolla (sopii A3 -paperille), reunus on täsmälleen 1 m materiaalin pituuden mukaan.

Vaihe 4: Kytke LED -valot

Selvitä ensin, mikä LED -valon pää on anodi (liitetään positiiviseen jännitteeseen). LEDeissäni tämä oli merkitty pienellä reiällä aivan muovipinnoitteen lopussa.

Kaikki nämä päät tarvitsevat juottamisen runkoon juotettuihin johtoihin. En ole täysin tyytyväinen kytkentäkaavaani, joten pidättäydyn tekemästä ehdotuksia. Työnnä johdot valitsemasi reiän läpi, vedä hieman tiukalle ja juota paikalleen. Leikkaa sitten ylimääräinen pois. Käytin Veropeniä langan annostelijana ja pidikkeenä, osittain siksi, että se oli oikeanlainen eristys (tyyppi, joka voidaan juottaa ilman kuorimista, tunnetaan nimellä "itsestään juokseva").

Voit sitten alkaa kerätä numeroita ja kiinnittää kytkimen (katodin) johdot syanoakrylaattiliimalla kohtaan, jossa ne kulkevat kehyksen reikien läpi. Varmista, että jätät riittävästi pituutta kiertyäksesi kehyksen ympäri pohjaan / ohjauslaatikkoon.

Voit tukea johtoja toisistaan saadaksesi pyöristetyt kulmat ja välttääksesi johtojen kulkemisen numeroiden eteen. Juottaa ne, jos ne ovat virtajohtoja, liimaa ne, jos vaihdat johtoja. Numeroiden kulmat näyttävät siltä, että johtojen tulee koskettaa toisiaan, mutta tarvittaessa ne on helppo pitää erillään toisistaan.

Vaihe 5: Tee pohja- ja kehysjalat

Tein tammipohjan ja koneistin messinkijalat CNC -sorvin runkoon. Mutta mikä tahansa laatikko tekisi, ja 3D-tulostetut jalat kehykselle toimisivat hyvin, olen varma.

Jalat pidetään alhaalla M5 -ruuveilla kierteisiin reikiin, jotka ovat poispäin keskikehyksen reiästä. Ruuvit sopivat pohjaan työstettyihin uriin. Johdot kulkevat samojen rakojen läpi. Urat mahdollistavat jalkojen etäisyyden säätämisen lankojen jännityksen asettamiseksi (jossain määrin).

Yhdessä ruuvista on lisäksi silmukka ja johto, joka syöttää +80 V: n virran messinkikehykseen.

Antennikannattimen ja PCB -kiinnityksen STL -tiedostot ovat Github -laitteessani.

Vaihe 6: Tee ja testaa ohjauspiirilevy

Ohjauspiirilevyn valmistusmenetelmät on käsitelty aiemmassa ohjeessa.

En toiminut kaavion perusteella, vaan tein sen edetessäni. Olen kuitenkin tehnyt kaavion jälkikäteen.

PDF -muodossa tai KiCADissa

Tästä kaaviosta saattaa puuttua joitain virheitä, jotka Arduino -luonnos on koodannut, ja siinä saattaa olla lisävirheitä, joita todellisesta kellosta puuttuu.

Tärkeitä huomioitavia seikkoja on, että DC-DC-muunnin on kytkettävä Arduinon V-in-nastaan ja logiikka- ja radiovastaanotin on liitettävä säädettyyn 5 V: n jännitteeseen. Tämä tarkoittaa, että Arduino ja muunnin voivat toimia mistä tahansa virtalähteestä jopa 12 V: iin ja logiikka näkee silti vain säädetyn 5 V: n.

Vaihe 7: Kiinnitä numerot tukikohtaan ja lajittele kaikki johdot

Kun johdot on tilapäisesti pidetty kanavassa pienillä teipillä, monet säikeet voidaan johtaa pohjaan. Käytin säädettävää tehostinmuunninta selvittääkseni, mikä johto oli mikä. Asetin sen ensin jännitteelle, joka vain sytyttäisi löysän LED -hehkulangan ja pisti positiivisen lähdön kehyksen reiän läpi. Sitten koskettamalla emaloidun kuparilangan pään katkaisupäätä muuntimen negatiiviseen syöttöjohtoon näen, mitä segmenttiä kukin led vastasi. Puristin sitten langan tapiksi ja urasin osittain liittimeen.

Liittimet eivät johda puristamisen jälkeen, vaan ne on myös juotettava, jotta emalieriste pääsee läpi. Juottamisen jälkeen tapit työnnettiin aina kotiin asti.

Vaihe 8: Flash Arduino

Arduinon luonnos löytyy täältä.

github.com/andypugh/LEDClock

On kaksi luonnosta, yksi kellon käynnistämiseksi ja toinen, joka kulkee yksinkertaisesti numeroiden 0 - 9 läpi kullakin kanavalla.

Tämän testiluonnoksen avulla voit selvittää, mitkä otsikot ulostulonappien välillä on vaihdettava, ja jos jokin BCD -datalinjoista on vaihdettava. (Jos tarkastelet luonnosta, huomaat, että jouduin vaihtamaan pari kanavaa johdotuksen takia, nämä oli helpompi korjata ohjelmistossa).

Vaihe 9: Odota turhautuneena radiosynkronointia

Radiokellon on saatava täyden minuutin data. Arduino-luonnos vilkkuu kymmenien tuntien keskipalkin kaikuakseen saapuvaa radiodataa, ja minuutit osoittavat, kuinka monta oletusarvoista databittiä on saapunut. Jos se on 60, data on hyvä ja aika näytetään.

Täyden paljastamisen hengessä tämä on simulaatio. Voisin vain näyttää saaneen sen synkronoitua, kun se saa virtaa Macin USB: ltä ja kun se sijaitsee jossain ei-fotogeenisessä paikassa. Todellisen datan tapauksessa yhden sekunnin pulssit ovat eripituisia binäärin koodaamiseksi.

Siellä on myös laiska elementti (se hehkuu, mutta himmeämpi kuin muut) LED itse on hyvä. Pelkään kuljettajan sirun ongelmaa, mutta yritän ensin kytkeä emaloidun kuparin uudelleen. (itse asiassa luultavasti käytän vain ylimääräistä lankaa)

Vaihe 10: Viimeistely

Johdot voidaan pitää kanavassa noin 1,5 mm2: n johdon irrotetun eristyksen pituudella. Varo kuitenkin vahingoittamasta ohuita johtimia.

Vastuuvapauslauseke: En väitä olevani ensimmäinen, joka keksi ajatuksen näiden filamenttien käytöstä kellossa, mutta keksin idean itsenäisesti. Kun etsin sopivia kuljettajia, löysin tämän viestin vuodelta 2015, jossa näkyy kello, joka on valmistettu samoista filamentteista (vaikka hänen näyttäisi olevan joustava, mikä olisi ollut paljon helpompaa).

Saatan olla ensimmäinen, joka heiluttaa heidät avaruuteen virtajohtoillaan, mutta en myöskään välittäisi siitä.