Drzewo światłowodowe RGB LED (aka Project Sparkle): 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Uważasz, że Twój pokój jest zbyt nudny? Chcesz dodać mu odrobinę blasku? Przeczytaj tutaj, jak wziąć diodę LED RGB, dodać trochę przewodu światłowodowego i sprawić, by BŁYSZCZAŁ!

Podstawowym celem Project Sparkle jest wzięcie super jasnej diody LED i trochę kabla światłowodowego z końcówką świecącą i podłączenie go do arduino, aby uzyskać ładny efekt oświetleniowy. Jest to imitacja gwiaździstych płytek/sufitów światłowodowych, ale zamontowana pionowo, ponieważ nie mogę przewiercić sufitu i nie używa prefabrykowanego iluminatora do oświetlania przewodów światłowodowych. Tak naprawdę jest to sposób na uzyskanie fajnych efektów światłowodowych bez inwestowania w drogie oświetlacze. Podłączenie go za pomocą diody LED do arduino zapewnia również wszelkiego rodzaju personalizację i udoskonalenie kolorów! Najlepsze z obu światów! Materiały: 10W LED - 5 USD - eBay. **Ostrzeżenie, to jest bardzo jasne. NIE patrz na to bezpośrednio, gdy jest włączony. Przyklej go pod pudełkiem do testowania lub innym odpowiednim pokryciem** Drut żarowy na końcu światłowodu - ~25-30 USD - kupiłem go online od TriNorthLighting. Kabel światłowodowy jest zwykle sprzedawany na stopie z różnymi numerami splotów w kablu. Im mniej splotek w kablu, tym ogólnie grubszy jest każdy pojedynczy drut, co oznacza ogólnie jaśniejszy punkt końcowy. Sprawdź tę stronę, aby uzyskać podręczną tabelę dotyczącą liczby kabli w zależności od szerokości. Zasilanie 12V, 2Amp - ~10 USD - Miałem jeden leżący. Tajne materiały: Większość tych części to rzeczy, które ludzie będą mieli w pobliżu i mogą być ponownie użyte w innych projektach Arduino - 25-30 USD - Użyłem płytki chlebowej Arduino Uno R3 - ~ Lutownica o wartości 5 USD – od 10 USD do rzędu wielkości wyższa Elementy obwodów – każdy kosztuje tylko kilka centów, trudniejszym problemem jest prawdopodobnie to, gdzie je teraz zdobyć Drut, narzędzie do ściągania izolacji, przecinaki itp. Tiul – 5 USD – zakupiony w rzemiośle sklep. To materiał, którego użyłem do utkania włókien światłowodowych na ścianie

Krok 1: Przegląd elementów obwodu

Oprócz podstawowego przewodu (i diody LED) nasz układ składa się z dwóch głównych elementów: tranzystorów i rezystorów. Tranzystory Mamy więc diodę LED o mocy 10W, kabel zasilający i arduino. Celem jest podłączenie diody LED do płytki prototypowej i podłączenie arduino do tej samej płytki stykowej, aby arduino mogło wyprowadzić wartość, a dioda LED włączy się z określoną jasnością (odpowiadającą wartości wyjściowej arduino). Problem polega na tym, że arduino może dostarczać tylko 5 V, ale nasza dioda LED potrzebuje 12 V (uwaga: może się to zmienić w zależności od używanej diody LED zasilania). Tutaj wkracza zasilacz. „Jak kiedykolwiek połączymy ze sobą arduino, diodę LED i zasilacz?!” możesz zapytać. Odpowiedzią jest magia. Magia TRANZYSTORÓW! W uproszczeniu tranzystor to wzmacniacz lub przełącznik. W tym przypadku używamy go jako przełącznika. Będzie podłączony jednym pinem do arduino, innym pinem do zasilacza, a trzecim do diody LED. Gdy arduino wyśle prąd powyżej określonego progu, tranzystor „włączy się” i przepuszcza napięcie zasilania, zapalając diodę LED. Gdy nie ma wystarczającej ilości prądu z arduino, tranzystor nie przepuszcza zasilania, a dioda LED zgaśnie. Tranzystor przełączający jest znany jako tranzystor przełączający lub złączowy. Dostępnych jest wiele różnych typów, które mają różne właściwości, takie jak napięcie potrzebne na pinach, wzmocnienie itp. Zachęcam wszystkich zainteresowanych do przeczytania więcej o tranzystorach, aby lepiej je zrozumieć. Dioda LED o mocy 10W ma łącznie cztery piny, z jednej strony uziemienie, az drugiej pin dla każdego koloru. Jeśli chcemy mieć możliwość sterowania każdym kolorem z osobna (aby móc wyświetlać dowolną kombinację kolorów RGB), każdy kolor musi mieć swój własny tranzystor, więc potrzebujemy łącznie trzech tranzystorów. Więcej szczegółów na temat użytych tranzystorów będzie w następnym kroku. Rezystory Skoro już zorientowaliśmy się, jak zasilić diodę LED, pojawił się kolejny problem. Cała ta moc niekoniecznie jest dobrą rzeczą! Nie chcemy zwierać diody, więc trzeba do niej dołożyć rezystory. Spośród czterech pinów diody LED, pin uziemienia nie potrzebuje rezystora, ponieważ po prostu przechodzi do masy. Ale trzy kolorowe piny będą wymagały co najmniej jednego rezystora, a ponieważ różne kolory pobierają różne napięcia, niekoniecznie są to te same rezystancje. "Jak kiedykolwiek zrozumiemy te wartości?!" możesz zapytać. Cóż, odpowiedź brzmi MAGIA. Magia MATEMATYKI! (czytaj dalej warto obiecuję…)

Krok 2: Obliczanie elementów obwodu

Typy tranzystorów Jak wspomniano w poprzednim kroku, stosowane tutaj tranzystory są typu przełączającego. Jaki konkretny typ tranzystora jest potrzebny w obwodzie, zależy od tego, czego wymaga obwód, ale w tym obwodzie odpowiedni jest tranzystor 2N2219. Uwaga, możesz użyć tranzystora innego niż 2N2219, o ile ma on odpowiednie specyfikacje dla obwodu, nad którym pracujesz. (Bardziej popularny tranzystor 2N2222 również powinien być odpowiedni) W zależności od typu tranzystora, trzy piny tranzystora będą albo „emiterem, bazą, kolektorem” lub „bramką, źródłem, drenem”. Typ 2N2219 to pierwszy. Istnieje wiele typów korpusów tranzystorów, więc aby określić, który pin odpowiada emiterowi, podstawie i kolektorowi, nadszedł czas, aby zapoznać się z arkuszem specyfikacji! Tranzystor również potrzebuje dwóch rezystorów. Bazę tranzystora łączy się z arduino - może to być dowolna wartość, generalnie około 1kΩ. Jest to używane, aby jakikolwiek fałszywy prąd z arduino nie spowodował wyzwolenia tranzystora i przypadkowego włączenia światła. Drugi potrzebny rezystor łączy bazę z masą i generalnie ma dużą wartość, np. 10kΩ Typy rezystorów Aby podłączyć zasilanie do diody LED, musimy użyć kilku rezystorów. Każdy kolor diody LED ma inne wymagane napięcie wejściowe. Konkretne wartości zależą od używanej diody LED, ale w przypadku standardowej diody LED o mocy 10 W prawdopodobnie będą one we właściwym zakresie: Czerwony - 6-8 V Zielony - 9-12 V Niebieski - 9-11 V Prąd wymagany przez diodę LED: 3 miliampery (mA) Napięcie zasilania: 12 V Sytuacja jest taka: używamy zasilacza 12 V do zasilania diody LED, a każdy kolor powinien otrzymać napięcie niższe niż to. Musimy użyć rezystorów, aby zmniejszyć napięcie, które każdy kolor na diodzie LED faktycznie widzi. Aby określić potrzebną wartość oporu, nadszedł czas, aby zapoznać się z prawem Ohma. Na przykład dla koloru czerwonego: Napięcie = Prąd * Rezystancja …. Przepisz do Rezystancja = Napięcie (spadek) / Prąd Rezystancja = 4 V / 0,3 A = 13,3 Ω (Wartość 4 V pochodzi z 12 V (zasilanie) - maksimum zakresu czerwonego (8 V)) Jeszcze nie skończyliśmy. W zależności od typu rezystora (tj. jego rozmiaru) może on rozpraszać tylko określoną ilość mocy. Jeśli użyjemy rezystorów, które nie są w stanie rozproszyć wystarczającej mocy, spalimy je. Wzór na obliczenie mocy na rezystorze pochodzi z prawa Ohma: to Moc = Napięcie * Prąd. Moc = 4 V * 0,3 A = 1,2 W Oznacza to, że potrzebujemy rezystora 13,3 Ω, co najmniej 1,2 W, aby upewnić się, że nasza dioda LED jest bezpieczna. Problem polega na tym, że najczęstsze rezystory mają moc 1/4 W lub mniej. Co robić?! Korzystając z magii równoległego ustawiania rezystorów, możemy rozwiązać ten problem. Łącząc cztery (1/4 W) rezystory równolegle, całkowite rozpraszanie mocy dodaje do 1 W. (Idealnie dodamy pięć rezystorów równolegle, ale ponieważ 1,2 W będzie widoczne tylko wtedy, gdy świeci na maksa, a gen używamy trochę mniej). Dodanie rezystorów równolegle powoduje proporcjonalny spadek ich rezystancji (co oznacza, że jeśli połączymy cztery rezystory 13,3 Ω równolegle, całkowita rezystancja wyniesie tylko ~3 Ω). równoległy. Tę liczbę otrzymujemy mnożąc 13,3 Ω przez cztery, czyli ~53 Ω, a następnie przyjmując kolejną najwyższą standardową wartość dla rezystora. Ogólnie rzecz biorąc: do zasilania koloru czerwonego potrzebujemy albo jednego rezystora 13,3 Ω 1 W, albo czterech oporników 68 Ω 1/4 W połączonych równolegle. Aby obliczyć rezystancję potrzebną dla innych kolorów, wykonaj tę samą procedurę. Zestawienie wymaganych elementów obwodu: 3 x 2N2219 tranzystory 3 x 1kΩ rezystory 3 x 10 kΩ rezystory Czerwony: 4 x 68Ω 1/4W rezystory Niebieski: 4 x 27Ω 1/ Rezystory 4W Zielony: 4 x 27 Ω rezystory 1/4W

Krok 3: Schemat obwodu / Budowa obwodu

Po przejściu matematyki i zebraniu wszystkich wymaganych elementów nadszedł czas, aby je złożyć!

Najpierw weź swój zasilacz i odetnij wszelkie połączenia na końcu i odizoluj przewody zasilania i uziemienia. Dodaj przewód uziemiający do jednej z szyn płytki stykowej. Przylutuj przewód zasilający do przylutowania niezbędnych rezystorów do diody LED. Następnie zbuduj obwód jak wskazano na schemacie obwodu. Należy pamiętać, że wszystkie masy w obwodzie (masa arduino, masy tranzystorów, masy zasilania) muszą być ze sobą w jakiś sposób połączone.

Krok 4: Kod Arduino

Prawie jesteśmy na miejscu! Czas podłączyć nasz układ do arduino.

Kod tutaj po prostu uruchamia diodę LED RGB przez cykl kolorów (tj. sprawdza całą tęczę). Jeśli znasz arduino, nie jest to zbyt skomplikowane. Ten kod nie został pierwotnie napisany przeze mnie, ale szczerze mówiąc nie pamiętam, skąd go pobrałem; to było open source. Jeśli pamiętam lub ktoś zna źródło to chętnie przytoczę. Szkic jest wklejony poniżej. Tylko upewnij się, że wartości pinów na szkicu odpowiadają pinom w arduino używanym do połączenia z diodą LED. Wszystko, co robi kod, to wysłanie indywidualnej wartości (od 0 do 255) do każdego z pinów koloru diody LED. Jeśli chcesz, aby pojawił się określony kolor, sprawdź tabelę kolorów RGB //Uruchamia diodę LED RGB w cyklu koła kolorów int jasność = 0; // jak jasna jest dioda LED. Maksymalna wartość to 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup() { // deklaracja pinów jako wyjścia: pinMode(RED, OUTPUT); pinMode(ZIELONY, WYJŚCIE); pinMode (NIEBIESKI, WYJŚCIE); } //od 0 do 127 void displayColor(uint16_t WheelPos) { byte r, g, b; switch(WheelPos/128) { case 0: r = 127 - WheelPos % 128; //Czerwony dół g = WheelPos % 128; // Zielony w górę b = 0; //przerwa na niebiesko; przypadek 1: g = 127 - WheelPos % 128; //zielona w dół b = WheelPos % 128; //niebieski w górę r = 0; //czerwona przerwa; przypadek 2: b = 127 - WheelPos % 128; //niebieski dół r = WheelPos % 128; //czerwony do góry g = 0; //zielona przerwa; } analogWrite(CZERWONY, r*2); analogZapis(ZIELONY, g*2); analogZapis(NIEBIESKI, b*2); } void loop() { displayColor(rad); opóźnienie(40); rad = (rad+1) % 384; }

Krok 5: Dodawanie przewodów światłowodowych

Nawet jeśli nie wykonasz tego kroku, fajną rzeczą jest to, że mamy teraz niesamowitą, jasną, w pełni konfigurowalną diodę LED RGB. Postanowiłem połączyć go ze światłowodami, ale naprawdę możesz zrobić wszystko, co chcesz! Zrobić słodki reflektor? Zapalić kulę dyskotekową? Tyle możliwości!

Pierwotnie kupiłem pięć stóp włókna 50 włókien, 10 stóp włókna 12 włókien i 5 stóp włókna 25 włókien. Skończyło się na skróceniu długości na pół, aby mieć więcej plam, mimo że same przewody były krótsze. Zdecydowałem się zrobić drzewo, ponieważ nie mogłem zamontować ich przez ścianę. Tiul został przyklejony do ściany za pomocą cementu gumowego (tiul jest dość lekki, więc wystarczy taśma). Włókna są przewleczone przez tiul we wzór przypominający drzewo. Używając pustej/wysuszonej puszki po napojach, dioda LED jest umieszczana na dole, a włókna są dodawane na górze. Największym problemem w tym momencie jest upewnienie się, że światło przechodzi przez włókna, a nie tylko przez górną część puszki z napojem. Może pomóc ciasne owinięcie włókien folią, ale sugeruję wypróbowanie dowolnej konfiguracji, która może zadziałać. Połącz wszystkie te kawałki i mamy nasze drzewo!

Krok 6: Czas na imprezę

Nie pozostaje nic innego, jak przyciemnić światła, zasilić arduino i rozkoszować się blaskiem naszej nowej konfiguracji światłowodowej!

Załączam również wideo z konfiguracji. Na żywo wygląda lepiej, ale możesz zobaczyć, jak powoli porusza się po kole kolorów.