Szarża tablicy świetlnej: 3 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

Jest to szereg pustych puszek po karmach dla psów, każda z pojedynczą diodą LED w środku i kolorową soczewką na otworze. Diody LED są sterowane przez czujniki ruchu wyzwalane przez interakcję ze strony widza. Dzięki zastosowaniu diod LED jako źródła światła dla każdej z puszek wymagania dotyczące zasilania są niskie. Obwód wykorzystuje niewielką ilość elementów do napędzania diod LED, a ta instrukcja szczegółowo opisze, w jaki sposób wykorzystuje czujniki ruchu, tranzystory, rezystory i diody LED do tworzenia interaktywnego pokazu świetlnego. Jestem nowicjuszem w elektronice i dopiero niedawno stworzyłem swój pierwszy projekt obwodu i zbudowałem ten projekt z sukcesem. Każdy, kto interesuje się elektroniką, może z łatwością osiągnąć mój poziom wiedzy jako odnoszący sukcesy nowicjusz, czytając i robiąc, moja jedna odrobina mądrości, której się nauczyłem, polega na tym, że jeśli stać cię na lepsze narzędzia, to jest droga. Jako artysta naprawdę tego nie robię Chcę promować jeden sklep lub produkt zamiast innego, ale moja społeczność nie ma najlepszego wyboru sklepów, w których mogę znaleźć dobre komponenty elektroniczne, więc wymieniam Radio Shack jako po prostu „Shack”, zamień na swój ulubiony sklep lub dostawcę. 64 puszki z karmą dla psów (myte)32 zielone 10mm Super jasne diody LED (www.evilmadscientist.com)32 niebieskie 10mm Super jasne diody LED (www.evilmadscientist.com)Przewód przyłączeniowy 50' (zasilanie elektroniczne, zgaduję, bo nie liczyłem użycia)10 panele cedrowe (Sklep ze sprzętem)2 kątowniki aluminiowe (Sklep ze sprzętem)2 listwy aluminiowe o grubości 1/16 cala (Sklep ze sprzętem)8 rezystory 1K 1/4 w (Sklep)8 Tranzystory PNP (Sklep)8 Czujniki ruchu DP-001 (www.glolab.com)8 soczewek Fresnela (www.glolab.com)Rura termokurczliwa 5' (dla profesjonalnej końcówki kt, skoordynowane kolory są fajne)1 zasilacz 9V 800mA (Buła)1 przełącznik (Buła)1 okrągła płytka drukowana (Buła)31 mosiężnych śrub #8 (Sklep ze sprzętem)31 mosiężnych nakrętek #8 (Sklep ze sprzętem)31 mosiężnych podkładek #8 (Sklep ze sprzętem) 32 szklane soczewki (oryginalny pomysł dotyczył papieru, pergaminu i miki lub jakiejkolwiek formy maskowania sylwetki) 1 Przedłużacz Narzędzia: Pistolet do klejenia na gorąco (lepszy niż taśma klejąca) Narzędzia do ściągania izolacji (nie polegaj na zębach, narzędzie na zdjęciu tutaj to najlepsze narzędzie do pracy)lutownica (nie oszukuj się tutaj, stałam się lepsza z lepszym żelazkiem)lutownica (topnik)opalarka (niezbędna tylko, jeśli obkurczasz lutami drutowymi)pomocne dłonie (opcjonalnie, ale bardzo sugerowane)szkło powiększające (opcjonalne)Płytka do krojenia chleba (opcjonalne, ale niezbędne narzędzie dla każdego, kto poważnie myśli o projektowaniu obwodów elektronicznych)1 Rezystor 39K (programowanie czułości DP-001)1 Rezystor 2,7K (programowanie czasowe DP-001)1 wiertło1 wielowymiarowe wiertło (konieczne ponad standardowe wiertło)1 śrubokręt1 młotek (opcjonalnie, zmiażdżenie palca usuwa nudę i lutowania 64 diod LED z 128 przewodami)1 Suwmiarka lub skala1 klej do drewna2 długie zaciski śrubowe Uwagi elektryczne: Vcc = źródło dodatnieVdd = dodatni FET, zasilacz dostarcza dodatni do detektora, tranzystor NFET na DP-001 wyprowadza wartość dodatnią na terminalu nazywamy to VddVss = źródło ujemne. Jako artysta pracujący głównie z olejami, a ostatnio w bardziej zaawansowanych technologicznie dziełach, chciałem również wprowadzić do swojej pracy odrobinę zieleni. Mam dwa mopsy i wydaje się, że lubią jeść codziennie, co prowadzi do marnowania pojemników na żywność, więc zacząłem oszczędzać puszki na jakiś przyszły projekt, o którym wiedziałem, że wymyślę, gdy będę miał większą kolekcję. Inny zaprzyjaźniony artysta, który pracuje w topionym szkle, wspomniał, że był jurorowany pokaz, którego tematem był „współpraca”, i postanowiliśmy wspólnie pracować nad dziełem sztuki. Była to doskonała okazja do wykorzystania tych puszek z karmą dla psów, które zadomowiły się w moim garażu. Przy tak dużej ilości puszek widać było, że praca musi przybrać formę jakiejś szyku, który rozświetla się ruchem widza. Spotkaliśmy się w lokalnej kawiarni i przedstawiłem swój plan, nazwa dzieła była tak naturalna jak sama natura, tablica światła wykorzystująca ładunek elektryczny. Oto krótki opis pracy i procesu tworzenia tego dzieła sztuki.

Krok 1: Budowanie ramy

Panele cedrowe zostały znalezione w lokalnym sklepie z narzędziami i zostały zaprojektowane do wykładania szaf. Koszt był niedrogi 23 dolary za 12 desek; były idealne do projektu. Zostały one również wybrane ze względu na kolor i formę z dodatkową zaletą delikatnego aromatu cedru.

Najpierw powierzchnia desek została wyszlifowana i pokryta płaską powłoką Varithane, aby zapobiec przyciąganiu tłuszczu i brudu podczas manipulacji oraz aby wydobyć kolor cedru. Deski mają 3,75 cala szerokości i 48 cali długości, dzięki czemu matryca pasuje do szerokości i wysokości desek, tworząc idealne odstępy dla kwadratowej matrycy. Średnica puszki z karmą dla psów wynosi 3" i znalezienie piły walcowej o tym rozmiarze było łatwe. Zmierzyłem linię środkową desek, a następnie odległość między środkami dwóch desek obok siebie. Korzystając z tego pomiaru, rozmieściłem otwory wzdłuż linii pionowej desek, aby utworzyć kwadratową tablicę puszek. Dało mi to trochę miejsca na górze i na dole elementu, aby zrównoważyć element w poziomie, dodano dwie puste deski, po jednej z każdej strony matrycy. Wywierć otwory puszki za pomocą 3-calowej piły walcowej, przeszlifuj otwór i przetestuj puszkę w otworze, aby przetestować otwór. Panele skleić niewielką ilością kleju do drewna i docisnąć, pozostawić na noc do wyschnięcia. Chciałem, aby końce puszek były równe, a podstawa, aby wystawały z tyłu panelu tylko o 1". Używając stosów otworów wywierconych z desek, aby wyrównać gotowy panel przodem do dołu tak, aby każdy mógł wystawać o 1 cal z tyłu. Używając pistoletu do klejenia na gorąco, wokół podstawy każdej puszki umieszczono kroplę kleju, mocując je do panelu. Aby nadać elementowi wystarczającą wytrzymałość, aby panele nie pękały i nie rozdzielały się podczas manipulowania, deski zostały również połączone ze sobą na górze i na dole za pomocą płaskiego aluminiowego pręta i kawałka kątowego aluminium. Płaskownik mógłby zostać pominięty, ale chciałem siły i od czasu do czasu byłem znany z nadmiernej inżynierii. Najpierw wyrównaj pręt i wspornik kątowy z krawędzią panelu, zamocuj, a następnie wywierć pojedynczy otwór przez pionową linię środkową każdej deski, jeden na górze i jeden na dole. Powiąż je mosiężnymi śrubami, nakrętkami i podkładkami. Aby wzmocnić tę aplikację, nałóż kroplę gorącego kleju wzdłuż prętów i desek. Umieszczam również mały koralik gorącego kleju u podstawy każdej nakrętki, aby utrzymać je na miejscu; rama jest gotowa. Następnie przygotuj puszki. Wnętrze puszek miało szary kolor, który pochłaniał światło z diody LED, aby więcej światła padało na soczewki, które odbijały się, co osiągnięto poprzez pomalowanie wnętrza puszek farbą markerową. Powodem wyboru farby do markerów była jej dysza, która jest skierowana w dół, dzięki czemu dysza jest prosta, co ułatwia malowanie wnętrza puszek. Chciałem również, aby kolory się nieco przesunęły, więc wybrałem kolory czerwony, zielony, niebieski, biały i żółty; w tym czasie wygląd i kolor nie były mi znane, ponieważ mój przyjaciel był zajęty ich tworzeniem, podczas gdy ja budowałem ramę i elektronikę. Aby wywiercić otwory w puszkach, standardowe wiertło utworzyło zadzior, który był zbyt trudny do usunięcia, a także spowodował, że otwór był podłużny po usunięciu zadziorów. Dzięki zastosowaniu wiertła stopniowego otwór jest czysty, ponieważ wiertło frezuje krawędzie otworu podczas wiercenia, tworząc idealny okrągły otwór o odpowiednim rozmiarze dla diod LED. Następnie zmierzyłem średnicę biznesowego końca DP-001, aby móc wywiercić otwory w panelu, aby mogły przez nie przejrzeć; wybrał odpowiedni rozmiar wiertła i ułożył okrągły wzór otworów. Miało to zachować spójne podobieństwo do kręgów. Gdy wszystkie puszki są już pomalowane, wywiercone i zamontowane w ramie, czas zająć się elektroniką.

Krok 2: Projekt elektroniczny

Zrozum, że jestem nowicjuszem w projektowaniu elektronicznym, jeśli niektóre z moich interpretacji dotyczących operacji na komponentach są nieprawidłowe, napisz komentarz, aby czytelnik mógł znaleźć jasność. Również narzędzie do ściągania izolacji było bardzo cennym narzędziem na stole warsztatowym, może oszczędzaj zęby, jeśli to twój nawyk, i możesz ocalić zdrowie psychiczne, gdy zdejmujesz setki przewodów; jest to niedrogie narzędzie, ale świetne narzędzie. Zanim dodamy całą elektronikę, lepiej stworzyć projekt, a następnie przetestować działanie obwodu. Rozlutowywanie nie jest sposobem na postęp i można w ten sposób zmarnować wiele dobrych części. Pierwszym zadaniem jest obliczenie wartości komponentów i zdefiniowanie wymagań mocy obwodu. Pierwszym elementem jest czujnik ruchu DP-001, którego zakres zapotrzebowania na moc wynosi od minimum 4 V DC do maksimum 15 V DC, co daje nam przyjemny zakres do pracy. Obwód będzie zasilał 65 diod LED, a każda dioda LED może pobierać maksymalnie 20 mA prądu. 65 x.020A = 1,3A (64 diody LED w puszkach i 1 do zasilania), prąd potrzebny do DP-001 to niski 45 mikroamperów lub.000045A x 8 = 00036A, co jest bardzo niskim zapotrzebowaniem na moc. wybrałem transformator 12V 800mA DC, zdając sobie sprawę, że nie będę miał wszystkich diod LED włączonych w tym samym czasie i żadna nie będzie świecić bardzo długo, to ma dużo mocy. Teraz, gdy wiemy już, jaka moc będzie zasilać diody LED, musimy obliczyć rozmiar rezystorów ograniczających, które zapobiegną wypalaniu się diod LED, jednocześnie utrzymując je tak jasno, jak to możliwe. Jest to proste zadanie polegające na użyciu prawa Ohma, aby określić, ile oporu każda dioda LED musi być chłodna i jasna. Specyfikacje diod LED mówią, że maksymalny prąd nie powinien przekraczać 0,020A (20mA), możesz wcisnąć tę wartość, aby je rozjaśnić, jeśli czas „włączenia” jest wystarczająco krótki. Obliczając potrzebną rezystancję, weź napięcie i podziel je przez maksymalną wartość prądu. 12V DC /.020mA = 600 omów. Chciałem uzyskać jak najwięcej światła z każdej diody więc dobrano rezystor 470 omów. Pamiętajcie, że światła nie będą świecić w sposób ciągły, więc niebezpieczeństwo ich przepalenia jest niewielkie, plus 470 jest bliskie 600. Żeby sprawdzić ile prądu będzie być ciągniętym przez diodę LED, jeśli używamy rezystora 470 omów, dzielimy 12V przez 470 omów, aby uzyskać 0,0255mA, różnica 0,0055mA, która jest znikoma. Czujki ruchu DP-001 mogą pobierać tylko 100mA prądu, więc napędzają wszystkie 64 Diody LED z jednego modułu nie działałyby, a dodatkowo wszystkie włączyłyby się jednocześnie, co byłoby mniej efektywne i nieco nudne. Jeśli podzielimy 64 diody przez 8 i użyjemy 8 detektorów DP-001, z których każda steruje 8 diodami, co daje łączny prąd równy 160mA na detektor, to wciąż za dużo dla DP-001, który ma maksymalną wartość pochłaniania 100mA. Specyfikacja 2N3906 mówi, że może tonąć od 10 mikroamperów do 100 miliamperów, ale wolałbym zaryzykować tranzyt niż moduł detekcji ruchu. Jak wybrać tranzystor, który będzie działał w naszym obwodzie: Istnieją dwa podstawowe typy tranzystorów przełączających, którym będziemy się przyglądać, tranzyt NPN lub PNP. Oznaczenie NPN i PNP opisuje ich bramy i działanie. Wybrałem rezystor PNP ogólnego przeznaczenia, 2N3906, nie będzie musiał odprowadzać dużo ciepła i jest dobrze dopasowany do tego projektu. Tranzystory mają trzy złącza zwane podstawą, kolektorem i emiterem. Są one włączane przez napięcie wykrywane na ich podstawie, które otwiera bramkę i pozwala na przepływ większej ilości prądu między kolektorem a emiterem. Różnica w działaniu między NPN i PNP polega na tym, że NPN włączy się, jeśli podstawa ma dodatnie napięcie 0,7V lub więcej i wyłączy się poniżej tej wartości. PNP jest odwrócone i włącza się, gdy podstawa wykryje niskie napięcie poniżej 0,07 V i włącza się powyżej tej wartości. Diody LED są włączane za pomocą zacisku z DP-001 do włączenia tranzystora, który umożliwi przepływ prądu przez diody LED. DP-001 wyprowadza stan „wysoki” na zacisku wyjściowym i przechodzi w „niski” w kierunku ujemnym po wykryciu ruchu. Krótka uwaga na temat tranzystorów PNP i NPN, nie będę się zagłębiać w budowę tych elementów, tylko o to, że zachowują się odwrotnie, ponieważ są obciążone odwrotnie. Tranzystor NPN będzie przewodził prąd między kolektorem a emiterem, jeśli istnieje dodatnia różnica wartości napięcia między bazą a emiterem, podczas gdy PNP będzie przewodził prąd między kolektorem a emiterem, jeśli baza wykryje niższe napięcie między bazą a emiterem. Nie możemy użyć tranzystora NPN, ponieważ jest on przełączany, gdy na jego podstawie jest „wysoki” względem emitera. Pamiętaj, że DP-001 staje się „niski” po wykryciu ruchu. Zdecydowałem się więc na użycie tranzystorów PNP, ponieważ są one wyzwalane przez „niski” stan bazy w stosunku do emitera, co pozwala na przepływ prądu przez tranzystor, gdy zacisk DP-001 staje się „niski” po wykryciu ruchu IR. Poniższy obwód jest prostym obwodem pokazującym, jak system będzie działał, aby dodać kolejne 7 detektorów, rezystorów i diod LED, wystarczy skopiować ten projekt osiem razy. Oto niektóre elementy logiki, które znalazły się w obwodzie zaprojektowanym poniżej, że działa zgodnie z planem, a podzespoły nie palą się w chmurze niebieskiego dymu. przełącznik logiczny między „wysokim” i „niskim”, aby zmniejszyć prąd płynący przez bazę tranzystora, należy dodać rezystor 1 kΩ (r1) na wyjściu zacisku DP-001 i podstawie tranzystora 2N3906. Przed związaniem anody LED z tranzystorem umieszczamy pomiędzy dwoma komponentami rezystor ograniczający prąd (r2) o wartości rezystancji 470 omów. Gdy DP-001 nie wykrywa ruchu, jego zacisk wyjściowy będzie miał stan wysoki (Vdd) i ta wysoka wartość będzie wykrywana u podstawy naszego tranzystora, blokując przepływ prądu pomiędzy kolektorem a emiterem. Gdy DP-001 wykryje ruch, zacisk wyjściowy przejdzie w stan niski (Vss), a tranzystor włączy się i umożliwi przepływ prądu między kolektorem a emiterem, zapalając diodę LED, rezystor 470 omów ograniczy ciepło powodujące przepływ prądu dioda LED.

Krok 3: Budowanie obwodu

Proponuję zainwestować w co najmniej średniej wielkości płytkę stykową, jest to dobre narzędzie dla majsterkowicza obwodów. Najpierw przetestowałem prostą konstrukcję przy użyciu DP-001, rezystorów ograniczających, tranzystora przełączającego i diody LED. Kiedy to zadziałało zgodnie z planem, zbudowałem obwód przełączający ze wszystkimi ośmioma tranzystorami i rezystorami i podłączyłem je do ostatecznego testu.

Prosty obwód został przetestowany, gdy przed czujnikiem przeszedł ruch IR, zapaliła się dioda LED. W tym momencie nadszedł czas, aby przylutować przewody do wszystkich diod LED, a następnie podłączyć wszystkie detektory z ich dodatnim (czerwonym), ujemnym (czarny) i zaciskiem wyjściowym (zielony). Aby zaoszczędzić miejsce na płytce drukowanej, umieściłem rezystor ograniczający prąd (r2) w linii z przewodem, który był przywiązany do strony kolektora tranzystora. Poniższe zdjęcia pokazują płytkę drukowaną „kwiatową”, zwróć uwagę na żółte i czerwone linie, każda z rezystorem ograniczającym prąd (r2) w linii i pokryta folią termokurczliwą. Teraz przygotuj 64 diody LED ze wszystkimi ich dodatnimi i ujemnymi przewodami; tutaj młotek przydaje się, aby rozładować nudę, wybierz zmiażdżenie palca u nogi, ponieważ potrzebujesz palców, aby dokończyć pracę. Podłączając wszystkie osiem detektorów, tranzystorów, diod LED, podłączyłem je na płytce stykowej, machnięciem ręki, osiem diod LED zaświeconych i wyłączonych. Nadszedł czas, aby to wszystko połączyć. Ponieważ każdy detektor będzie sterował ośmioma diodami LED, stworzyłem układ grup diod LED, upewniając się, że diody LED będą świecić przez dowolny detektor. Połącz razem wszystkie dodatnie przewody grupy 8 diod LED. Teraz weź osiem grup ujemnych przewodów i przywiąż je do wspólnej masy na zasilaczu. Każda grupa diod LED została przypięta do kolektora tranzystorów; dodatnia i uziemiona była przywiązana do płytki drukowanej. Strona emitera tranzystorów była bezpośrednio połączona z Vdd, a strona kolektora połączona z anodą diody LED przez rezystor ograniczający, podczas gdy katoda diody LED była połączona z masą. Test obwodu zadziałał; następną częścią było sklejenie na gorąco wszystkich diod LED w ich puszkach, zachowując uporządkowane prowadzenie przewodów. Kwiat obwodu był przywiązany z tyłu panelu tablicy do metalowego wspornika za pomocą opasek zaciskowych z tyłu panelu. Następnie powiązałem każdą grupę 8 dodatnich diod LED z kolektorem tranzystora na kwiatku. Następnie przyklej wszystkie czujniki ruchu do wcześniej wywierconych otworów, pamiętaj o dobrym zarządzaniu przewodami, aby nie dopuścić do ucieczki przewodów. Na przedniej stronie panelu tablicy przykleiłem na gorąco soczewki Fresnela przed każdym detektorem. Po umieszczeniu soczewek Fresnela czułość detektorów wyraźnie wzrosła. Transformator ścienny 12 V DC został następnie zamontowany z tyłu panelu z dodatnim przewodem podłączonym do przełącznika, a drugi koniec do dodatniego połączenia kwiatu obwodu. Przewody uziemienia kwiatka i detektora ruchu zostały połączone ze wspólną masą systemu. Przedłużacz został bezpiecznie przywiązany do transformatora za pomocą opasek zaciskowych, aby zapobiec pociągnięciu przewodu i odłączeniu zasilania. Przełącznik został zamontowany na tylnej krawędzi panelu za pomocą gorącego kleju. Użyłem kilku pasków do prowadzenia rur, aby zawiesić ten element na ścianie (pierwszy obraz), były tymczasowe i zostały wybrane tak, aby zachować podobieństwo kół w całym projekcie. Zostały już wymienione D-ringi i odbojniki do odstawiania panelu od ściany. Ten utwór jest bardzo zabawny, gdy widz się porusza, wzorami światła tańczą z ruchem. W przyszłości mógłbym ponownie podłączyć ten element, dodając mikrokontroler i charlieplex światła, tworząc fajne wzory, gdy nie ma ruchu przez określony czas.