Левитираща LED лампа: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Играли ли сте някога с магнити и се опитвали да ги накарате да левитират? Сигурен съм, че много от нас имат, и въпреки че може да изглежда възможно, ако се постави много внимателно, след известно време ще осъзнаете, че всъщност е невъзможно да се направи. Това се дължи на теоремата на Ърншоу, която доказва, че е невъзможно да се левитира обект само с феромагнитни материали. Имаме обаче заобиколно решение. Вместо да използваме магнити, ние ще левитираме лампата, използвайки илюзия, наречена тенсегрити, като правим лампа, която изглежда като плаваща!

Стъпка 1: Консумативи

За да направите тази лампа, са необходими различни консумативи:

Електроника:

• Arduino Nano Board
• Кабелни проводници
• 24 LED пръстен
• 9V батерия
• 9V конектор за батерията

Декоративни консумативи:

• Картон (или дърво, ако използвате лазерно рязане)
• Риболовна линия (всяка трябва да работи и се опитайте да изберете възможно най -прозрачна)

Други:

• Гумена лента
• Пистолет за горещо лепило
• Топли лепилни пръчки
• Оборудване за запояване
• Велкро

Стъпка 2: Сглобете електрониката

Първо трябва да съберем електронните части. Това е просто и може да се направи с няколко стъпки:

1. Запоявайте конектора на 9V батерията към платката Arduino Nano. Това може да бъде малко трудно, но това е съществена част от успеха на проекта, тъй като недостатъчното захранване, предоставено на платката, ще я накара да не функционира правилно. Свържете червения проводник към VIN щифта и свържете черния проводник към един от щифтовете GND на платката.
2. Запоявайте щифтовете към задната част на LED пръстена. На тези 24 LED пръстена обикновено има 4 места за запояване, но в този проект ще използваме само 3: DI, VCC и GND. Частта DO няма да се използва в този проект. Запоявайте го с проводника, насочен към пръстена, тъй като външната страна на пръстена ще бъде скрита зад лист хартия, но ако проводниците на джъмпера са запоени в грешна посока, той ще излезе от лампата.
3. Свържете проводниците към Nano. DI трябва да бъде свързан към D5 извода, VCC свързан към 5V и GND към GND, съответно на LED пръстена и Arduino Nano.

И сте готови с електрониката!

Стъпка 3: Скулптурата на Тенсегрити

За този проект използваме тенсегрити, който е термин, използван за описване на акта на използване на напрежение, за да се задържи нещо на място. Ако просто искате да създадете скулптурата, можете да изтеглите файла Adobe Illustrator, направен за лазерно рязане, или да разгледате снимката и сами да я изрежете в картон.

Ако искате да разберете как работи това, продължете да четете по -долу!

Тази скулптура на тенсегрити използва въдица, за да изглежда по -скоро като левитиращ обект. На анотираната снимка позицията на всеки от 6 -те реда е подчертана в отделни цветове. По -дългите червени са тези, които предпазват върха от падане. Нека ги наречем „структурни линии“. След това имаме сините линии, които са много по -къси от червените, като държат горната част нагоре. Нека ги наречем „левитационни линии“.

В нашата скулптура на тенсегрити левитационните линии са тези, които държат конструкцията нагоре. Тъй като горната част иска да се движи надолу поради гравитацията, левитационните линии трябва да държат конструкцията нагоре. Когато са прикрепени, те са много напрегнати, като държат горната част на конструкцията нагоре. Има една от тях от две от четирите страни на скулптурата, въпреки че на теория една е достатъчна, за да задържи структурата.

Ако обаче се опитате да прикрепите само левитационните линии, ще забележите, че тя лесно пада. Това е така, защото горната част е прикрепена само с две точки, което не е достатъчно, за да осигури стабилна структура. Представете си махала. Той е прикрепен с една линия, което му позволява да се движи свободно. В нашия случай горната част е прикрепена с две точки и две точки образуват линия, така че горната част на нашата скулптура на тенсегрити, само с линиите на левитация, е просто люлка.

Тук се появяват структурните линии. Тези линии също са напрегнати и държат структурата на място. Ако горната част на конструкцията се наведе в която и да е посока, структурните линии в другата посока ще задържат конструкцията на място, което ще доведе до стабилност на конструкцията.

Въпреки че изглежда като магия, зад цялата скулптура всъщност има много причини!

Стъпка 4: Сглобяване на структурата

Сега е време да сглобите конструкцията, за да поставите лампата към нея. Тази част е сравнително лесна:

1. Намерете основните части. Те винаги са най -големите квадратни.
2. Поставете парчетата „ръка“. Уверете се, че всички са обърнати в една и съща посока, когато се гледат от тяхната страна. Това гарантира, че конструкцията на тенсегрити ще може да бъде сглобена по предназначение.
3. Поставете една от страничните части. Това ни позволява да сме сигурни, че рамото не е натиснато твърде навътре, докато го залепваме, и гарантира, че цялата основа на конструкцията може да бъде подравнена.
4. Сглобете останалата част от конструкцията. Парчетата трябва да станат точно на място и с известно залепване ще получите това, което е показано по -горе.

След като направите това, е време да свържете риболовните линии с конструкциите.

1. С помощта на горещо лепило залепете четири парчета въдица към всеки от ъглите на една от частите на конструкцията. Уверете се, че всички те са с еднаква дължина.
2. Залепете въдицата към съответните ъгли на другата конструкция. Беше ми по -лесно да лепя, ако цялата конструкция лежи, така че няма да се налага да я държа с ръце.
3. Залепете "левитационните линии" на място. Натиснете горната и долната част възможно най -далеч, след като лепилото се охлади, и залепете последните две въдици между тях, свързвайки раменете на конструкцията.

Ако сте стигнали дотук, тогава добра работа! Вече сте свършили голяма част от работата:)

Сега трябва да съберем лампата. Тази част е наистина лесна:

1. Залепете LED пръстена към кръглото парче "колело" с двата отвора в средата. Уверете се, че пластмасовата опора за джъмперните проводници е изцяло във външния кръг.
2. Залепете двете кръгли части заедно. Залепете първото парче "колело" с пълен кръг с два отвора в средата. Те правят върха на нашата левитираща лампа.
3. Завържете батерията към последното правоъгълно парче. Това парче има отвор за 9V батерията и го завържете заедно с дъската Arduino Nano с гумени ленти. Не забравяйте да не използвате лепило тук: батерията в крайна сметка ще умре и няма да имате какво да използвате!
4. Вземете парче хартия В5 и го залепете около ръба на лампата. Това работи като сенник на лампата и също така ще блокира зрителите да видят дъската и батерията в лампата.
5. Може да виси нещо от дъното на лампата. На няколко мои снимки се опитах да използвам къси, нарязани парчета слама, за да създам ефект на полилей, но по -късно го извадих, защото пречеше на снимките ми. Можете да бъдете креативни с това, което поставяте тук!
6. Залепете горната част на лампата към последното парче колело. Уверете се отново, че всички парчета въдица са с еднаква дължина.
7. Залепете велкро до горната част на второто колело и до дъното на горната част на конструкцията. Това ще задържи лампата на място, докато левитира. Използването на велкро ви позволява да го свалите и да му дадете нова батерия, когато имате нужда от нея.

Стъпка 5: Кодиране

Сега ето забавната част: кодирайте как искате да изглежда лампата! Използвал съм въртяща се RGB светлина тук, но не се колебайте да създадете каквото искате и бъдете креативни с нея!

Знам, че обясних всяка част от кода независимо в последната си инструкция, но този път включих всички обяснения в коментари в кода. Докато изследвате кода, имайте предвид това, което създадох: въртяща се дъгова лампа. Ако това обяснение не беше достатъчно добро (не знам как иначе да го обясня), винаги можете да погледнете видеоклипа, включен в началото. Можете да видите кода по -долу или да го изтеглите от връзката Arduino Create website долу!

Arduino Създаване на връзка

(Също така, ако достатъчно хора ме помолят да обясня кода по -подробно, може би ще направя нещо по въпроса …)

Levitating_Lamp.ino

#включва// включваме библиотеката, за да използваме LED пръстена

#definePIN5 // щифтът, към който е свързан LED пръстенът

#defineNumPixels24 // броят на пикселите в пръстена. има пръстени с 8 светодиода или можете да използвате LED лента с неопикселите. Само не забравяйте да посочите колко светодиоди имате!

Adafruit_NeoPixel пиксели (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // декларираме светлинния обект, наречен пиксели. Кодът ще се отнася за светодиодния пръстен така.

#defineDELAYVAL20 // това решава колко време дъската трябва да изчака, преди светлините да се завъртят. Ако направите това по -малко, цветовете на дъгата ще се въртят още по -бързо.

int r [NumPixels]; // това е червената стойност за всички светодиоди

int g [NumPixels]; // това е зелената стойност за всички светодиоди

int b [NumPixels]; // това е синята стойност за всички светодиоди

constint diff = 31; // това задава стойността на яркостта. Максималният брой е 31, но всяко число x, където 0 <x <32 ще работи.

/////// Задайте началното положение на светлините ////////

voidsetLights () {

int R = 8*разлика, G = 0, B = 0; // началната позиция на всички светодиоди

for (int i = 0; i <8; i ++, R- = diff, G+= diff) {

r = R;

g = G;

b = 0;

}

for (int i = 0; i <8; i ++, G- = diff, B+= diff) {

g [i+8] = G;

b [i+8] = B;

r [i+8] = 0;

}

for (int i = 0; i <8; i ++, B- = diff, R+= diff) {

r [i+16] = R;

b [i+16] = B;

g [i+16] = 0;

}

}

/////// Завършете настройката на началната позиция на светодиодите ////////

voidsetup () {

pixels.begin (); // включваме обекта пиксели

setLights (); // задаваме началната позиция на светодиодите

}

int idx = 0; // задаваме началната позиция на въртенето на светодиода

voidloop () {

/////// задайте цвета на всеки от светодиодите ////////

for (int i = 0; i <numpixels; i ++) = "" {

pixels.setPixelColor (i, pixels. Color (r [(i+idx)%24], g [(i+idx)%24], b [(i+idx)%24]));

pixels.show ();

}

/////// завършете настройката на цвета на светодиодите ////////

забавяне (DELAYVAL); // изчакайте DELAYVAL милисекунди

idx ++; // премества въртенето на светодиодите с едно

idx%= 24; // променя стойността с 24. Това ограничава стойността на idx до между 0 и 23 включително

}

вижте rawLevitating_Lamp.ino, хоствано с ❤ от GitHub

Стъпка 6: Завършете

Сега е време да включите лампата, залепете велкро върху конструкцията и изключете светлините: време е за шоу. Чувствайте се свободни да правите каквито искате промени и да споделяте със света това, което сте създали с този проект!

Успех и продължавай да проучваш!