Адресируеми бутилки за мляко (LED осветление + Arduino): 12 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:55

Превърнете бутилките от МПС в добре изглеждащи LED светлини и използвайте Arduino, за да ги контролирате. Това рециклира редица неща, главно бутилки за мляко, и използва много ниска мощност: светодиодите очевидно разсейват по -малко от 3 вата, но са достатъчно ярки, за да се видят. Между другото, исках да видя дали мога да направя електронната светлина се чувства по -приятелска за хората от повечето и установените ротационни контролери са добър начин да направите това. ЛПС бутилките за мляко правят евтин, но естетически приятен начин за разсейване на LED осветлението. Особено ако можете да намерите хубави кръгли:) Модирането на обект с LED осветление е не само екологично, но и много по -лесно от изграждането на жилище от нулата. Тъй като светодиодите са малки, можете да ги поставите почти навсякъде и те не произвеждат много топлина, стига да са разпръснати и да работят с правилното напрежение. Това инструкция ще се занимава главно с физически дизайн и производство ще предположим, че имате основни познания за създаване на електронни схеми и LED осветление. Тъй като точните светодиоди и захранването, които използвате, вероятно ще варират, ще отида само в основите на моята схема по отношение на спецификациите. Ще се опитам да ви насоча към полезни ресурси и да обясня повече за микроконтролера Arduino и кода, който им казва да работят последователно. Електрониката на основното LED осветление е наистина проста, подобна на електрониката в началното училище, така че вероятно няма ще отнеме много време, за да вземете изобщо.

Стъпка 1: Инструменти и материали

За да произвеждате самите светлини, ще ви трябват: ЛПС бутилки за мляко Лист от 3 мм прозрачен акрилен 2 -жилен електрически кабел (или кабел за високоговорители ще го направи - може да бъде доста лек, тъй като ще отнеме само около 12v и много малък ток, в зависимост от това как проектирате вашата верига). LED светодиоди Резистори Припой Термосвиваеми тръби Стар трансформатор (стенна брадавица за американците), плюс гнездо+щепсел, който да върви с него. Плетена медна тел Плътна жица за звънец Зипове ВръзкиИнструменти, от които се нуждаете: Резачка DrillHole (съобразена с ширината на капачките на бутилките ви за мляко - вижте стъпка 2) Разнообразие от малки бормашини Джуниър ножовка (в зависимост от това какво използвате като корпус) ОтверткиДайни за отстраняване на кабели Странични ножове/Ножици за тел Паялник Мултицет Трета ръка (жизненоважно за запояване на компоненти заедно) Фитил за запояване (ако спасявате компоненти от други устройства) може също да искате да направите някакъв вид жилища за тях. Опитах различни начини да ги закача и се спрях на огъната част от PVC тръба, окачена от тавана с пробити отвори за кабелите. Опитах се и да ги закопча към тавана. Можете също така да ги закачите през парче дъска, монтирано на тавана, от тръбопровода, или дори да направите дупки в самия си таван, за да поберете проводниците и да ги захранвате от таванско помещение. Стъпка 5 показва и говори за няколко от тези опции. Горното е всичко, от което се нуждаете, за да направите някои светлини, които работят с основен превключвател за включване/изключване. За да им предоставите по -разширени функции, като избледняване или секвениране, ще ви трябват и множество компоненти като транзитори и микроконтролер: Arduino miniMini USB адаптер за по -горе, или FTDL USB към кабела на заглавката. показани по -долу, но повече за тях и как работят заедно в стъпка 6. Има и кутия за комутационна кутия, която може да бъде всичко, което ви харесва. Видях прекрасна кръгла кутия за тайнства в стаята в Япония в Британския музей, но не ми позволиха да я взема. В крайна сметка използвах бяла пластмасова кутия за муо карти, защото тя се вписва толкова добре в темата:) С такава схема на място, има всякакви неща, които можете да програмирате arduino да прави с нея. Харесва ми кинетичното осветление, но намирам мигащи коледни светлини и т.н., наситени и механични. Редовността и последователността им са студени и нежелани (трябва да се поработи, за да се създаде натуралистично проблясване на хубавите коледни светлини). Не искам нищо крещящо (буквално). Искам единствен, аналогов контрол на светлините, който се чувства много управляван от човека, който просто последователно начините на включване и изключване. Кодът за това, съчетан с циферблат с приятно усещане и естетически алуминиево копче, превръща това в приятна играчка.

Стъпка 2: Изрежете и пробийте Perspex

Първо, ще изрежем някои дискове от перспекс, които ще влязат в капачките на бутилките за мляко, след това ще пробием дупки, през които можем да монтираме светодиодите и кабела. Когато използвате ножа за отвори, пробийте в парче дърво. Притискането на вашия материал към нещо подобно, докато режете, ще ви помогне да поддържате задния ръб чист. Меката дървесина също ви уведомява, когато сте изминали целия път, тъй като наистина можете да почувствате начина, по който се променят хапчетата, докато достигнат дървото. дупки в перспекс. Трябва също да пробиете готови отвори за окабеляване и светодиоди. Какво точно правите тук, зависи от това какъв вид захранване ще използвате и какви схеми искате да свържете към него. Моите използват три светодиода на светлина, които подредих равномерно около диска. Имате нужда от чифт дупки, за да прекарате краката на всеки светодиод, и два отвора, достатъчно големи, за да преминете през двете нишки на кабела си. (Вижте снимката за обяснителни бележки.) Не използвах шаблон или нещо друго за това, просто го направих на око с бормашина, някои малки парченца и търпение. Понякога две отвори биха били малко твърде далеч един от друг или близо един до друг за LED краката, но стига да внимавате, малко огъване ще им позволи да се поберат. Ако това все още няма смисъл, не се притеснявайте, следващата стъпка трябва да стане ясна.

Стъпка 3: Монтирайте светодиоди

Сега пуснете светодиодите през отворите, като внимавате да спазвате полярността. По принцип ще ги свържем с маргаритка, като всеки отрицателен крак на един светодиод се свързва с положителния крак на следващия. Колко такива вериги на маргаритка като тази, ако изобщо, зависи от напрежението на захранването, което използвате. Моят е 12v, а моите светодиоди имат напрежение напред 3.3, така че 9.9 волта на три светодиода е максимумът, с който моето захранване може да се справи. Те също ще се нуждаят от резистор, за да докарат веригата до 12v. Определено трябва да имате резистор на всяка бутилка, защото ако не го направите, светодиодите ще изгорят или поне ще загреят (и ще бъдат по -ярки). Опитах това с ранен прототип и те се нагряха достатъчно без резистор, за да разтопят личните предпазни средства на капачката на бутилката. Можете да използвате този удобен LED калкулатор, за да разберете какво да правите със собствената си верига: https://led.linear1.org/led.wiz Екранната снимка от него в тази стъпка показва точно стойностите, с които работих, и получената схема (Резисторите се добавят в следващата стъпка). След като вашите светодиоди са през дупките и сте сигурни, че полярността е правилно, започнете да усуквате кабелите заедно, както е показано в последователността от изображения за тази стъпка. Изводите, които са най-близо до отворите на кабела, се оставят развързани, тъй като те ще бъдат запоени към кабела, а не един към друг. Също така се уверих, че всички тези светлини са последователни. Гледайки надолу към тях, токът винаги влиза вляво, след това около часовниковата стрелка около светодиодите, които са заземени през левия отвор.

Стъпка 4: Компоненти за запояване

Сега трябва да запояваме всичко на място. Първо, запоявайте всичките си двойки усукани проводници заедно, след това отрежете излишъка. След това отстранете дължините на електрически кабел, след което ги прокарайте през отворите за кабели, които сте пробили във всеки диск. Увийте кабелите около светодиодните проводници, като напрежението (кафяво) отива към дългия (положителен) проводник на LED низа. Намотайте медта около проводниците, запоявайте я на място и отново отрежете излишния проводник. Удвоете кабела си обратно през централния отвор, след това плъзнете капачката на бутилката надолу по проводника и над диска. В другия край запоявайте резистор с правилната стойност (в моя случай 120 ома) към положителния кабел. Дължината на кабелите ви зависи от това как ще окачите светлините си. Както можете да видите в крайната картина на тази стъпка, аз избрах да използвам сравнително къси дължини на гъвкавост, защото знаех, че ще ги свържа с по -дълги дължини и ще направя корпуси, които да скрият ставите. Също така е по -лесно да работите с 12 по -къси дължини, отколкото с 12 много по -дълги.

Стъпка 5: Превключватели и корпуси

В този момент имате набор от светлини, монтирани в капачките на бутилки за мляко и проектирани да работят с конкретно захранване. Бутилките от ЛПС, след като ги етикетирате и измиете, просто ще се завият обратно в капачките и ще действат като красиво изглеждащи дифузори. Сега можете да свържете светлините с обикновена кутия за превключване, както направих в началото, или да изберете направете нещо по -сложно, като ги карате с помощта на едно и също захранване, но и микроконтролер, за да ги накарате да правят по -интересни неща. Поради ограничения във времето имах тези светлини наоколо като прототип на различни етапи на развитие за около 18 месеца, и през това време съм ги монтирал по два различни начина с три различни превключвателни кутии. Аз също ги модернизирах с някои по -добри светодиоди, които дадоха малко по -синя светлина и имаха разсеяни корпуси. Вместо да описвам подробно всяка стъпка от всяка итерация, в тази стъпка съм поставил селекция от снимки с бележки, илюстриращи всяка от тях. тази инструкция ще се справи с най -новия (и най -готиния) начин, който съм избрал да ги използвам: Монтиран в пластмасова тръба и контролиран индивидуално.

Стъпка 6: Микроконтрол, компоненти, изчистване

Добре, така, страхотно. Вече имаме работещи светлини за бутилки с мляко. Но контролът за включване и изключване не е много интересен. Какво ще кажете за затъмняване и секвениране? За това имаме нужда от микроконтролер и аз ще използвам Arduino. Ще ни трябват и куп компоненти, за да работим с него, някои от които ще изчистя и рециклирам от стария хардуер. Използвах стандартен Arduino за прототипиране и се уверих, че мога да кодирам това, което искам (все още съм много много начинаещ в подобни неща): https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimilaИ купи един от тях плюс USB адаптер, за да отиде в действителната светлина: https://arduino.cc/en/ Main/ArduinoBoardMini В случай, че все още не сте чували за тях, Arduinos са красиви малки прототипни платформи, които ви позволяват евтино да започнете да научавате за микроконтролери. Езикът за програмиране, използван да им казва какво да правят, също е доста достъпен. Има страхотна справка на уебсайта на Arduino и куп добри уроци за начинаещи от Лимор Фридман: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/ Така че I трябва да препроектирам веригата си, по -сложна, за да се настани arduino mini. Искам той да може да ги включва и изключва според показания от ротационен потенциометър, което означава включване на транзистори във веригата, за да може arduino да се задейства като превключватели. Arduino също работи на 5v, така че ще трябва да произвеждам регулирано захранване от 5v от съществуващия си 12v, освен ако не използвам две брадавици на стената. LM317T отговаря на сметката; като използвам само няколко резистора с него (подробно по -късно) мога да го накарам да изтласка правилното количество напрежение за arduino. Ето някои справки за LM317T: https://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htm Включих някои снимки на компонентите по -долу, които всъщност ще образуват доста проста верига. Включих и няколко снимки на стар усилвател, който получих от местен пазар за 2 паунда. Той има красиви алуминиеви копчета, които най -вероятно ще струват повече от 2 паунда всеки, и цял товар от хубави потенциометри и набити превключватели за зареждане. Премахването от старо оборудване може да ви осигури почти нищо за хубави стари компоненти. Вижте снимките за няколко съвета.

Стъпка 7: Транзисторна верига

Не мога просто да превключвам светлините през arduino, защото те работят на 12v, а Arduino работи на 5v. Транзисторите ми позволяват да използвам по -малък ток за включване и изключване на много по -голям, без да пържа Arduino. Първият път, когато отделих кабелите за светлините, обозначих всеки проводник с номер, знаейки, че ще се върна при тях с Arduino в някакъв момент. Тъй като използвам NPN транзистори, които отиват в заземителния край на веригата, ще трябва да отделя всички тези кабели и да започна да свързвам +12v заедно. Използвайки проводника за високоговорители, аз се придържах към конвенцията, че черната ивична страна на всяка двойка ще бъде жива, докато обикновената ще бъде земя. Създаването и придържането към подобни конвенции е важно, за да не се изгубите по -късно. След като отделих всички проводници навън, нарязах накъсана дупка в горната част на тръбата за окабеляване. Имах намерението си да го запечатам с бяла лента, с окабеляване и arduino вътре, но това стана малко погрешно, както ще видите по -късно. Първото нещо беше да тествам веригата си. Транзисторът има три пина: колектор, напрежение и база. Базата е тази, с която Arduino ще говори чрез 1K резистор, колекторът ще вземе ток от земната връзка и изходното напрежение отива към земята. Тестът работи. Повече информация за използването на транзистори с Arduinos тук: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (Забележете 1K резистора между Arduino и базовия щифт там) ето и грунд за транзисторите: https:// www.mayothi.com/transistors.htmlТака че основно:

• Запоявайте резистори към транзисторни базови щифтове
• Отделна земна връзка за всяка светлина и номер, така че да можете да ги поддържате в разбираем ред.
• Свържете всички живи връзки за светлините заедно, като ги свързвате с топлина, когато свършат (Това е наистина важно, тъй като проводниците ще бъдат опаковани обратно в тръбата, би било твърде вероятно те да скъсят светлината, когато са опаковани, ако те са не са били правилно изолирани). Изградете снажданията до една връзка за +12v.
• Запоявайте колектора на всеки транзистор към заземяващата връзка на всяка светлина, като го нагрявате също.
• Използвайте къси битове тел, за да сглобите всички транзисторни емитери заедно, като ги изградите до една земна връзка.

След това те ще бъдат свързани към комуникация.

Стъпка 8: Комуникационни кабели

Изрежете и отстранете 12 кабела за запояване към резисторите на базовите щифтове на транзисторите. Това ще бъдат кабелите, които arduino използва за разговор с транзисторите. Не забравяйте радиатора. След като кабелите са на място, запоявайте ги към гнездата за контакти, за да се поберат на щифтовете на Arduino Mini. Използвах щифтове 4 - 13 и щифтове AD0 (14) и AD1 (15) като 12 изходни пина за превключване на транзисторите. Можете да намерите разпечатката за Arduino Mini тук: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMini Ако запоявате комуникационните си проводници към гнездата за щифтове в правилния ред, те трябва да се включат направо в arduino и да работят като предвидено … моето направи. Фу. След като гнездата са завършени, прокарайте ги през края на тръбата засега, заедно с живите и заземяващите връзки, които сте съединили по -рано. Ако имате резервни заглавки за щифтове, те улесняват използването на крокодилски скоби, за да тествате, че все още работи. Можете да кажете на arduino да задава високо един -единствен щифт през цялото време, след което да използвате един проводник от него, за да докоснете щифта за всяка светлина на свой ред.

Стъпка 9: Регулиране на напрежението

Тъй като светлините работят от 12v захранване, трябва да има регулатор на напрежението, който да го понижи до 5v за arduino. Въведете LM317T, който дава изходно напрежение в зависимост от резисторите, с които го увеличавате. Разликата между входа и изхода се отделя като топлина, така че понякога тези интегрални схеми се нуждаят от радиатор. Ето урок за LM317: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.htmland тук е удобен калкулатор: https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/ След като намерих правилните стойности, за да го освободя от 5V за Arduino, запоявам, радиатор и тест. 5.07v излиза, не е лошо. Сега знам, че работи, мога да го запоя в основния пакет от кабели, като взема 12v, отивам на земята и имам трети изход, който ще отиде към arduino. Стартирам друг гнездо за заглавие, поставяйки 5v линия върху него, съответстваща на 5v щифт на arduino. Аз също свързвам земята от arduino към същия гнездо. Почти време да го тествам.

Стъпка 10: Програмиране

Трябва първо да напиша код, с който да тествам, и за да го кача в Arduino, трябва да свържа малко платка, за да свържа USB адаптера към Arduino Mini, Вижте ръководството за Arduino mini тук: https:// arduino. cc/bg/Guide/ArduinoMinia и извода за USB адаптера тук: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBA След изпробване на мигащи последователности с кода и т.н. края на тази инструкция. Забележете също как тестовете за крокодилски клипове стават по -добри, колкото повече запояване се извършва. Това е доста удовлетворяващо, а също и много полезно да се тества, че всяка светлина все още работи на всеки етап. Тестването само в края ще ви остави озадачени и не знаете откъде да започнете, ако имате проблем.

Стъпка 11: Окабеляване и комутационна кутия

Сега за контролите. Тъй като искам контролите да са отделни от светлината, ще ми трябва някакъв кабел. Веригата се нуждае от живи и земни връзки, а потенциометърът ще се нуждае от три връзки. Един от тях ще бъде на живо от Arduino, един с връзката към аналоговия щифт, който arduino ще използва за четене на пота. Другият е земя, така че това означава, че се нуждая само от четири ядра, насочени към светлината. Тъй като нямам никакъв четирижилен кабел, усуквам две дълги кабели на високоговорителите заедно. Не перфектно, но не и лошо. Можете лесно да направите това, както е показано на снимките по -долу, като завържете с цип краищата на две дължини кабел, като поставите единия край под нещо достатъчно тежко, за да го задържите, след което сами сплетете кабелите. Ще направя контролната кутия от празна бяла пластмасова кутия за карти, която имам от доста време. Някои от компонентите, като контакта, също се рециклират от предишни проекти. Крайна капачка и някои цип връзки ще служат за облекчаване на напрежението в светлия край на кабела. Започвам да маркирам кутията за тенджерата, след което настройвам да свързвам кабелите нагоре в светлия край. Премахвайки една двойка, но не и другата, когато са преплетени, това улеснява тяхното идентифициране. Един от оголените ще се заземи на потенциометъра в кутията за превключване, един ще отиде на +12v на контакта. Другите два ще бъдат сигнални проводници, свързани към другите щифтове на пота. Отново всички горещини се свиват, когато са на място. Снимките трябва да ви покажат по -добре как направих моята кутия за превключване, която почти се обърка катастрофално. Първо се опитах да го залепя и пластмасата изглежда непроницаема за суперлепило … в крайна сметка го сортирах, като използвах няколко гумени подложки вътре в кутията, след което поставих няколко винта за кутия за компютър, въпреки че всички слоеве на кутията да държат ги съберете заедно и задръжте саксията на място. Захранващият контакт също се нуждаеше от вратовръзка с цип, тъй като нямах никакви гайки, които да пасват на конеца върху него.

Стъпка 12: Последователна светлина

Готово! Предстоят още снимки и видео, а кодът е прикачен по -долу. Оказа се, че окабеляването е твърде голямо, за да се върне обратно в тръбата, което е жалко. Това означава, че LM317 и arduino стърчат от горната част на тръбата, защото са толкова пълни с проводници и компоненти. Притискането им във всеки друг случай започна да кара да се държат неравномерно, така че ще ги оставя навън. Тъй като ще виси от тавана, съмнявам се, че те ще бъдат особено забележими. Бих искал обаче да измисля решение, което да остане добре изглеждащо, докато приспособява всички схеми. Независимо от това, работи както искам. Простият аналогов контрол се чувства приятно човешки. Забелязвате ли в кода, че номерата, при които нещата се включват и изключват, нямат еднакви разлики? Това е така, защото потът, който използвах, се оказа по -скоро Log, отколкото Linear, така че равномерното разпределение на праговете доведе до смачкване на цялата активност в единия край на пътуването на пота.

Първа награда в Epilog Challenge