Zagnieżdżanie świateł ula: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Chciałem stworzyć interaktywny wyświetlacz świetlny, który umożliwiłby osobie rysowanie jasnych obrazów w pikselowy sposób. Dorastając z Lite-Brite, wykorzystałem to jako punkt wyjścia do pomysłu.

Większy rozmiar świateł oznaczał, że fizyczny rozmiar całego projektu stał się dość nieporęczny, więc podzieliłem światła na poszczególne moduły…

Nazywam te światła ula. Możesz ulepszyć własne, postępując zgodnie z tymi instrukcjami.

Każdy moduł wyposażony jest w mikrokontroler i moduł LED, który może być regulowany przez użytkownika, aby wyprowadzić jeden z 4 kolorów w widmie RGBW.

Ten styl diody LED najlepiej widać w oświetleniu otoczenia o niższym poziomie, o czym później.

Kolor zmienia się, obracając ramkę świetlną na górze modułu.

Moduły posiadają 6 punktów zasilania, które umożliwiają podłączenie do dodatkowych modułów.

Jeden moduł został nieznacznie zmieniony, aby umożliwić bezpośrednie podłączenie kostki zasilającej. Oszacowałem, że do zasilania 24 modułów wystarczy tylko 1 moduł zasilania.

Jest to wczesna wersja proof of concept gotowego projektu.

Dołączyłem pliki. STL, jeśli chcesz stworzyć własny, ale uważaj, że koszt drastycznie wzrasta, im bardziej skomplikowany jest wzór, który chcesz stworzyć.

Krok 1: Części

Użyłem drukarki 3D do stworzenia potrzebnych części, moim wyborem jest ABS. Wszystkie pliki do druku znajdują się tutaj.

Wydrukuj 7 unikalnych części (jedna sztuka wymaga 6 kopii) potrzebnych do każdego modułu. Oryginalna powłoka nie jest pierwszym oryginałem. Przeszedł przez 4 zmiany projektowe, zanim doszedłem do tego, który jest całkiem użyteczny i solidny. Wewnątrz modułu jest miejsce na 6 magnesów oraz koła zębate napędu mechanizmu zmiany światła. Koła zębate mają osłonę, która mocuje się w gąsienicach dla prawidłowego działania.

Istnieją 2 wersje ShellBase. Jeden jest kompletny, który wyglądał na czystszy, ale był absolutnym koszmarem, aby dopasować kontakty. Podzieliłem podkładki kontaktowe na pół i stworzyłem dwa różne wzory, które znacznie ułatwiły instalację styków, ale poświęciłem część estetyki.

Okienko LED to nieprzezroczysty kwadrat z tworzywa sztucznego o średnicy 22 mm, bardzo łatwy do wycięcia żyletką, dlatego ma kwadratowy kształt. Jest on utrzymywany na miejscu przez zewnętrzną ramkę, która działa jak pokrętło do wyłączania świateł we wszystkich schematach kolorów zaprogramowanych w mikrokontrolerze.

Użyłem biblioteki neopixel Arduino i prostego kodu zmiany koloru dla diod RGBW, które kupiłem od Amazona. Kod znajduje się w kroku 6.

Krok 2: Atrakcja

Zbudowałem proste narzędzie do pomocy w tym procesie. Jest to żółta część pokazana pod odwróconym modułem tutaj. Poczynając od górnego pierścienia, w szczeliny umieszcza się magnesy z naprzemienną polaryzacją. Są one następnie przyklejane na miejscu.

Korpus modułu jest umieszczony, jak pokazano, z wycięciem na koło zębate POT w pobliżu pętli na narzędziu. Zapewni to, że wszystkie moduły będą miały tę samą orientację magnesu. jest to bardzo ważne, aby zapobiec zwarciu.

W przypadku korpusu modułu, umieść magnesy (12 mm x 2 mm) o zmiennej polaryzacji w 6 kieszeniach na magnesy na obwodzie zewnętrznej powłoki.

Magnesy o wymiarach 12 mm x 2 mm są dostępne online u wielu dostawców. W sumie na każdy moduł potrzeba 7 magnesów.

W załączniku znajduje się plik wydruku szablonu magnesu

Krok 3: Montaż modułu

Umieść koło zębate potencjometru na małej prowadnicy, a następnie umieść kwadratową część stożkową koła zębatego na większej prowadnicy, z długą częścią przechodzącą przez zewnętrzną osłonę od wewnątrz.

Wybrany potencjometr jest mechanicznie ograniczonym 1-obrotowym typem. Jest on przymocowany do pokrywy przekładni za pomocą kleju. Ważne jest, aby wałek małego koła zębatego pasował do potencjometru, limity potencjometru zapobiegną przekręceniu się jasnej ramki.

Tak, okazało się to niezbyt solidne i zostało to rozwiązane w kolejnych kompilacjach.

Umieść część pokrywy przekładni stroną gąsienicy w kierunku otworu obiektywu i zabezpiecz ją klejem. Gorący klej będzie działał, ale nie jest idealny do długotrwałego użytkowania.

Umieść nieprzezroczystą soczewkę w kwadratowym otworze w górnej części przekładni napędowej. Następnie wciśnij zewnętrzną ramkę na miejsce. Zaprojektowałem te części tak, aby pasowały z wciskiem i będą dość trudne do usunięcia, jeśli nie zostaną prawidłowo ustawione.

Na koniec użyłem wkładek śrubowych do mocowania na gorąco, aby utrzymać podstawę skorupy.

Krok 4: Kontakt

Do połączeń elektrycznych między modułami wykorzystałem styki sprężynowe firmy DigiKey.

Dolna pokrywa musi mieć włożone styki. Odbywa się to za pomocą płaskich górnych w zagłębieniu i spiczastych sprężyn na szczytach. Każdy moduł ma 6 każdego kontaktu. Dla każdego modułu przewidziane jest tylko zasilanie i uziemienie.

Aby je podłączyć, musisz połączyć sąsiednie pady ze sobą między przestrzeniami padów, które są podłączone od szczytu do doliny. Zaczynając od jednej z par styków, które nie mają między sobą otworu na śrubę, idąc zgodnie z ruchem wskazówek zegara, wykonaj pierwsze uziemienie doliny i pierwszą moc szczytową. Połącz ten szczyt z następną doliną podkładki kontaktowej, kontynuuj łączenie szczytu z doliną, aż ukończysz 6 podkładek. Stąd wybierz pierwszy zestaw zworek przewodu jezdnego i podłącz go do zasilania, a następnie następny zestaw do uziemienia i tak dalej, w ten sposób występują naprzemienne połączenia zasilania i uziemienia. Teraz wszystkie 6 punktów styku jest zasilanych i uziemionych. Sąsiadujące klocki mają odwróconą polaryzację.

Poprzez okablowanie wszystkich podkładek w ten sam sposób (dodatnie mostkując otwory na śruby w podstawie) dla każdego modułu i jeśli magnesy zostały zainstalowane prawidłowo, połączenie konstrukcji podkładki i odpychania, będzie prawie niemożliwe zmuszenie dowolnych 2 modułów do utrzymania zwarcia scenariusz. Przyszłe wersje mają wewnętrzne bezpieczniki.

Końcówki nakładek kontaktowych utrzymywano na miejscu klejem ABS.

W podstawie skorupy znajduje się dodatkowy magnes do mocowania do metalowych powierzchni.

Krok 5: Moduł zasilania

Jeden moduł został zmieniony i działa jako punkt wejściowy zasilania. Ma być zasilany ze standardowej brodawki ściennej 5V.

Zatyczka lufy została włożona jako zamiennik jednego z zestawów styków.

Dokonano tego poprzez odcięcie jednej z podkładek stykowych i przycięcie jednej strony wtyczki.

Jest lutowany szeregowo z innymi padami na module.

Krok 6: Przegląd kontrolera

Użyłem modułów LED od Amazon

Kod jest trochę masywny, ale działa, zamieściłem go tutaj.

Zostały one połączone w serię 3 modułów. Połączenia trzeba było lutować w formacie Arduino NeoPixel. Rząd został przyklejony do pokrywy przekładni bezela.

Zdecydowałem się, aby każdy moduł miał mózg, ponieważ logistyka szeregowo połączonych świateł i losowych interfejsów analogowych komunikujących się z centralnym umysłem w oczekiwany sposób była dobrze zakresem przedstawionego tutaj projektu koncepcyjnego.

W mniejszych ilościach kontroler typu Arduino Nano wydawał się dobrym wyborem, ponieważ miał wbudowane peryferia, których potrzebowałem do tego zadania.

Połączenia lutowane to zasilanie potencjometru i zasilanie modułu do portu 5 V w Nano. Masa jest podłączona do portu GND w Nano. Wycieraczka potencjometru przechodzi do portu A0, a linia danych LED przechodzi przez rezystor 300 omów do D2 na Nano. Styki zasilania zostały podłączone na czerwono do Vin i białe do GND

Sprawdzono podstawowe działanie, potencjometr jest przekręcony, zapala się odpowiednia kontrolka.

Oświetlenie w tej wersji jest trochę anemiczne, ponieważ wybrałem moduły RGBW, kolejne wersje wykorzystują diody LED czytelne w świetle dziennym. Światło jazdy pochodzi z katalogu programu Arduino NEO pixel. Potencjometr jest wczytywany przez piny wejścia analogowego i tłumaczony na mapę kolorów w programie. Jest on następnie wysyłany do szeregowego modułu LED.

Krok 7: Wyjście poza

Kluczem do tych świateł jest ilość. Im więcej połączonych modułów, tym lepszy wyświetlacz.

Ponieważ te światła są drogie w produkcji w małych ilościach, inicjuję kampanię crowdfundingową, aby je produkować na dużą skalę.

Światło zostało całkowicie przeprojektowane do produkcji.

Podczas gdy podstawowym trybem działania jest bezpośrednia manipulacja, teraz mają one dodatkową centralną komunikację umożliwiającą zdalny dostęp i kontrolę w celu zastąpienia operacji lokalnej

dodatkowe funkcje są następujące:

Fizyczna struktura wewnętrzna została w pełni zaktualizowana dzięki niestandardowym płytkom drukowanym z dedykowanymi mikrokontrolerami i światłami czytelnymi w świetle dziennym. Dodatkowe funkcje, takie jak unikalne cyfrowe numery seryjne, konfigurowalne moduły, więcej kolorów.

Sprawdź moją stronę internetową, aby uzyskać aktualizacje i linki…