Светодиоден часовник с нажежаема жичка в стил „Мрежата на Шарлот“: 10 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Откакто за пръв път видях LED крушките с нажежаема жичка, си мислех, че нажежаемите нишки трябва да са добри за нещо, но мина до закриването на местния магазин за електроника, за да си купя крушки с намерението да разбия ги и вижте какво мога да направя с нишките.

Не отне много време, за да решат, че ще направят интересен часовник и че ще бъде много забавно да плават сегментите във въздуха, окачени само от техните захранващи проводници.

Част от пътя чрез изграждането му разбрах, че странно напомня за паяжините с писане от книгата „Мрежата на Шарлот“

Имайте предвид, че това устройство има 80V на голата метална рамка. Но използването на изолиращ DC-към-DC преобразувател и захранване означава, че е възможно да се докосне рамката и да не се удари. Или поне аз не съм.

Стъпка 1: Необходими части

Моите експерименти показаха, че светодиодите се нуждаят от около 55 волта, за да светнат и да светят с пълна мощност около 100V. При употреба те са подредени в серийни двойки за пазари 230V / 240V и чисто паралелно за пазари 110V. В капачката на лампата има някакъв контролер, но реших да не се опитвам да го използвам повторно, тъй като исках нишките да светят много по-малко ярко. Изцяло яркият LED часовник би бил болезнен за четене. 7-сегментният часовник на дисплея се нуждае от 27 контролни линии и първоначално възнамерявах да използвам Arduino Mega. Въпреки това, когато обсъждах управлението на 100V (или повече) ток през светодиодите с микроконтролер на несвързан IRC канал, ми беше казано за съществуването на чиповете драйвер DS8880 за вакуумни флуоресцентни дисплеи. Те са идеални за работата, тъй като приемат 4 бита BCD входни данни на цифра и преобразуват в 7 сегментни задвижващи сигнали с вграден и променлив токов контрол до 1,5mA. Тестването показа, че 1.5mA е идеален за това приложение. Спадането от 7 бита на 4 бита на цифра също означаваше, че мога да използвам Arduino Nano или Uno за контрола, тъй като са необходими само 13 контролни линии. (2 x 4 бита 0-9 канала, 1 x 3-битов 0-7 канал и 1 x 2-битов 0-3 канал)

Реших да използвам MSF 60kHz радио сигнал, за да накарам Arduino да знае часа на деня. Използвал съм това преди с известен успех, като използвах готови приемни модули, един от които трябваше да имам под ръка. Въпреки това изглежда, че в момента те са по -трудни за намиране, така че може да е по -лесно да използвате WiFi модул, ако някой иска да направи своя собствена версия на този часовник.

По време на тестването установих, че всички Arduino Nanos, които всички имах, изглежда имат лоша база от часовници, прекарах часове в очакване да ги синхронизират, след това в отчаяние се опитах да включа старото Duemilanove и това се синхронизира в първата минута и свикнах.

За да създам 80V, необходими за задвижване на нишките, използвах DC към DC конвертор. Има много налични, които работят от 12V. Arduino може да се захранва от 12V и създава удобно 5V захранване от логиката от това. Но забравих този факт и си купих скъп вход от 5V. Това все още може да бъде добър избор, това означава, че часовникът ще работи и от USB по време на програмирането, а скъпият конвертор има 5kV изолирани изходи. (което означава, че 80V рамката плава, което значително намалява риска от удар)

Светодиодите се предлагат в eBay, не е необходимо да се разбиват крушки, за да се приберат.

Списък за пазаруване:

Медна жица със самопоток. 34 SWG (31 AWG / 0,22 мм) работи.

Arduino

4 x DS8880 VFD драйвери

Най -малко 28 LED нишки (но те се късат лесно, така че вземете поне 25% резервни части)

DC-към-DC преобразувател

47µF 5V кондензатор

4.7nF 100V кондензатор

Материал на рамката (използвах месинг 3 mm x 3 mm x 0,5 U-профил)

Някаква база

Цианоакрилатно лепило

DC входен гнездо (или монтиран на панел USB)

60kHz (или подобен) приемник модул и антена.

7-пинови мъжки корпуси (и съответстващи кримпващи клеми)

Стъпка 2: Пробийте материала на рамката

Рамката е изработена от 1м дължина от 3 мм месингово U-сечение (дебелина на стената 0,5 мм) и не предполага нищо по-леко от това.

Светодиодите се управляват от превключватели от долната страна. Това означава, че всеки светодиод е свързан към проводима рамка при 80V на анода и след това изолиран проводник води през рамката към контролните интегрални схеми.

Рамката трябва да бъде пробита за проводниците. Реших да пробия дупки с нормална стъпка от 10 мм и направих малка направляваща джиг, за да задам разстоянието. Жлеб в долната част държи канала на рамката и щифт (шестоъгълен ключ на снимката) индексира съществуващ отвор и позволява да се пробият още два на избраното разстояние.

Пробивното устройство също се удвоява като огъващо устройство. Той има жлеб, който предотвратява разпространението на U-канала по време на огъване.

Използвах 1 мм отвори, но по -малките вероятно биха били по -добри, което улеснява залепването.

Стъпка 3: Огънете рамката

Отпечатах шаблон за външната рамка и LED позициониране. Това беше залепено върху работната маса и след това внимателно ръчно огънах месинговата рамка, за да съответства.

Огъванията с отворената страна на U навън бяха лесни, но беше невъзможно да се направят вътрешни огъвания, без да се счупи канала, докато не отгря материала с паялна лампа. Имаше нужда от малко изправяне след отгряване, така че е най -добре да отгрявате само парчетата, които действително се нуждаят от него. Просто затоплете с горелката, докато свети тъпо и не стане по-горещо. Прекаляването и стопяването му би било безполезно.

Веднъж за оформяне на рамката беше залепена с тиксо към шаблона.

Шаблонът може да бъде намерен като PDF тук. Ако е отпечатан в мащаб 1: 1 (пасва на хартия А3), периметърът е точно 1 м, за да отговаря на дължината на материала.

Стъпка 4: Включете светодиодите

Първо определете кой край на светодиода е анодът (свързва се с положително напрежение). На моите светодиоди това беше отбелязано с малка дупка близо до края на пластмасовото покритие.

Всички тези краища се нуждаят от запояване към проводници, които са запоени към рамката. Не съм напълно доволен от модела си на окабеляване, така че ще се въздържа от всякакви предложения. Прокарайте проводниците през избрания отвор, издърпайте малко здраво и запоявайте на място. След това изрежете излишъка. Използвах моя Veropen като дозатор и държач за жицата, отчасти защото това беше правилния вид изолация (типът, който може да бъде запоен без сваляне, известен като "самопоточащ се")

След това можете да започнете да изграждате цифрите, като закрепите проводниците на превключвателя (катод) с цианоакрилатно лепило в точката, в която преминават през отворите в рамката. Уверете се, че оставяте достатъчно дължина, за да завъртите цялата рамка до основата / контролната кутия.

Можете да поддържате проводниците един от друг, за да получите заоблени ъгли и да избегнете преминаването на проводници пред цифрите. Запоявайте ги, ако са захранващи проводници, лепете ги, ако превключвате проводници. Ъглите на цифрите изглеждат така, че проводниците трябва да се допират, но когато е необходимо, е лесно да ги държите изолирани един от друг.

Стъпка 5: Направете основата и рамката

Направих дъбова основа и обработих месингови крачета за рамката на моя струг с ЦПУ. Но всякакъв вид кутия би била подходяща, а 3D отпечатаните крачета за рамката биха работили добре, сигурен съм.

Краката се държат с винтове М5 в отворите с отвор, изместени от отвора на централната рамка. Винтовете се вписват в процепите, обработени в основата. Проводниците преминават през едни и същи слотове. Прорезите позволяват да се регулира разстоянието между краката, за да се настрои напрежението в проводниците (до известна степен).

Един от винтовете допълнително има отвор и тел за захранване на +80V захранването към месинговата рамка.

STL файловете за антенната скоба и монтажната платка са на моя Github.

Стъпка 6: Направете и тествайте контролната платка

Средствата за създаване на контролна платка са разгледани в предишна инструкция.

Не работех по схема, измислих я, докато вървях. Въпреки това съм направил схема след факта.

PDF формат или KiCAD

В тази схема може да липсват някои грешки, които скицата на Arduino е кодирала, и може да има допълнителни грешки, които липсват на истинския часовник.

Важните моменти, които трябва да имате предвид, е, че DC-DC преобразувателят трябва да бъде свързан към V-входния щифт на Arduino, а логическата мощност и радиоприемникът трябва да бъдат свързани към регулираното 5V. Това означава, че Arduino и преобразувателят могат да работят от всяко захранване до 12V и логиката все още вижда само регулирани 5V.

Стъпка 7: Монтирайте цифрите към основата и сортирайте всички проводници

Тъй като проводниците временно се държат в канала с малки парченца лента, много нишки могат да бъдат въведени в основата. Използвах регулируем усилващ преобразувател, за да разбера кой проводник е кой. Първо го настроих на напрежение, което просто щеше да запали хлабава LED нишка, след което прокара положителния изход през отвор на рамката. След това, докосвайки отрязания край на емайлираната медна жица към отрицателния захранващ проводник от преобразувателя, видях на кой сегмент съответства всеки светодиод. След това притиснах проводника в щифт и вградих частично в съединител.

Клемите не се провеждат след кримпване, те също трябва да бъдат запоени, за да пробият емайловата изолация. След запояване щифтовете бяха избутани чак до вкъщи.

Стъпка 8: Преминете Arduino

Скицата на Arduino може да се намери тук.

github.com/andypugh/LEDClock

Има два скица, един за управление на часовника и един, който просто преминава през числата от 0 до 9 на всеки канал.

Тази тестова скица ще ви позволи да определите кои заглавки в изходните щифтове трябва да бъдат разменени и дали някой от BCD редовете данни трябва да бъде разменен. (Ако погледнете скицата, ще видите, че трябваше да разменя няколко канала поради пропуски в окабеляването, те бяха по -лесни за поправяне в софтуера).

Стъпка 9: Изчакайте разочарованието за радиосинхронизацията

Радио часовникът трябва да получи цяла минута данни. Скицата на Arduino мига в централната лента на цифрата за десетки часове, за да отразява входящите радио данни, а минутите показват колко неверни бита данни са пристигнали. Ако достигне 60, тогава има добри данни и се показва часът.

В дух на пълно разкриване, това е симулация. Можех само да го синхронизирам, когато се захранва от USB на моя Mac и когато се намира някъде нефотогенично. В случай на реални данни, едносекундните импулси са с различна дължина, за да кодират двоичното.

Има и мързелив елемент (свети, но по -слаб от останалите) Самият светодиод е добър. Страхувам се от проблем с чипа на драйвера, но първо ще опитам да окабеля емайлираната мед. (всъщност вероятно ще пусна допълнителен проводник)

Стъпка 10: Завършване

Проводниците могат да се държат в канала с дължина на оголената изолация от около 1,5 мм2 проводник. Но внимавайте да не повредите тънките проводници.

Отказ от отговорност: Не претендирам, че съм първият, който е измислил идеята да използвам тези нишки за часовник, но аз измислих идеята независимо. Когато проучвах подходящи драйвери, намерих тази публикация от 2015 г., която показва часовник, направен от същите нишки (макар че изглеждаше гъвкав, което би било много по -лесно).

Може да съм първият, който ги закача в космоса по захранващите им проводници, но и на мен не би ми било интересно да залагам на това.