Levitující LED lampa: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Už jste si někdy hráli s magnety a snažili jste se je přimět levitovat? Jsem si jistý, že mnoho z nás ano, a přestože se to může zdát možné, bude -li to velmi pečlivě umístěno, po chvíli zjistíte, že to ve skutečnosti není možné. Důvodem je Earnshawova věta, která dokazuje, že není možné vznášet předmět pouze pomocí feromagnetických materiálů. Máme však řešení. Namísto použití magnetů budeme lampu levitovat pomocí iluze zvané tensegrity, čímž vytvoříme lampu, která vypadá, jako by se vznášela!

Krok 1: Spotřební materiál

K výrobě této lampy je zapotřebí celá řada potřeb:

Elektronika:

• Deska Arduino Nano
• Propojovací vodiče
• 24 LED kroužek
• 9V baterie
• 9V konektor baterie

Dekorativní doplňky:

• Karton (nebo dřevo, pokud používáte řezání laserem)
• Vlasec (jakýkoli by měl fungovat a zkuste si vybrat co nejtransparentnější)

Ostatní:

• Gumička
• Horká lepicí pistole
• Horké lepicí tyčinky
• Pájecí zařízení
• Suchý zip

Krok 2: Sestavte elektroniku

Nejprve musíme sestavit elektronické součástky. To je jednoduché a lze to provést pomocí několika kroků:

1. Pájejte konektor 9V baterie na desku Arduino Nano. To může být trochu obtížné, ale je to nezbytná součást úspěchu projektu, protože nedostatečné napájení desky způsobí, že nebude správně fungovat. Připojte červený vodič ke kolíku VIN a černý vodič připojte k jednomu z pinů GND na desce.
2. Připájejte kolíky k zadní části prstence LED. Na těchto 24 prstencích LED jsou obvykle 4 místa pro pájení, ale v tomto projektu budeme používat pouze 3: DI, VCC a GND. Část DO nebude v tomto projektu použita. Zapájejte jej drátem směřujícím do prstence, protože vnější část prstence bude skryta za kusem papíru, ale pokud jsou propojovací vodiče připájeny špatným směrem, bude vyčnívat z lampy.
3. Připojte vodiče k Nano. DI musí být připojeno ke kolíku D5, VCC připojeno k 5 V a GND k GND na prstenci LED a Arduino Nano.

A jste s elektronikou hotovi!

Krok 3: Socha Tensegrity

Pro tento projekt používáme tensegrity, což je termín používaný k popisu aktu pomocí napětí k udržení něčeho na svém místě. Pokud chcete jen vytvořit sochu, pak si můžete stáhnout soubor Adobe Illustrator, vytvořený pro řezání laserem, nebo se podívat na fotografii a sami ji vystřihnout do lepenky.

Pokud chcete pochopit, jak to funguje, pokračujte ve čtení níže!

Tato socha tensegrity používá vlasec, aby vypadal spíše jako levitující předmět. Na fotografii s poznámkami je zvýrazněna poloha každého ze 6 řádků v různých barvách. Delší červené jsou ty, které chrání vrchol před pádem. Nazvěme je „strukturální linie“. Pak máme modré čáry, které jsou mnohem kratší než červené, držící horní část nahoru. Říkejme jim „levitační linie“.

V naší soše tensegrity drží levitační linie strukturu. Protože horní část se chce pohybovat dolů kvůli gravitaci, levitační linie musí držet konstrukci nahoru. Když jsou připevněny, jsou velmi napjaté a drží horní část konstrukce vzhůru. Jeden z nich je na dvou ze čtyř stran sochy, i když teoreticky stačí jeden, aby udržel strukturu.

Pokud jste se však pokusili připojit pouze levitační linie, všimnete si, že se snadno převrhne. Důvodem je, že vrchol je připevněn pouze dvěma body, což nestačí k zajištění stabilní struktury. Představte si houpačku. Je připevněn jednou linkou, což mu umožňuje volný pohyb. V našem případě máme horní část připevněnou dvěma body a dva body tvoří čáru, takže vrchol naší tensegritové sochy, pouze s levitačními liniemi, je jen houpačka.

Zde se uplatňují strukturální linie. Tyto čáry jsou také napjaté a drží strukturu na místě. Pokud se vrchol konstrukce nakloní v libovolném směru, strukturální čáry v opačném směru udrží strukturu na místě, což způsobí, že se struktura stane stabilní.

I když to vypadá jako magie, za celou sochou je ve skutečnosti spousta důvodů!

Krok 4: Sestavení konstrukce

Nyní je čas sestavit konstrukci tak, aby k ní byla připevněna lampa. Tato část je poměrně snadná:

1. Najděte základní kusy. Vždy jsou těmi největšími hranatými.
2. Nasaďte si kusy „paže“. Při pohledu z jejich strany se ujistěte, že jsou všechny otočeny stejným směrem. Tím je zajištěno, že strukturu tensegrity bude možné sestavit podle plánu.
3. Nasaďte jeden z bočních dílů. To nám umožňuje mít jistotu, že kus ramene není při lepení zasunut příliš daleko, a zajišťuje zarovnání celé základny konstrukce.
4. Sestavte zbytek konstrukce. Kousky by měly přesně zapadnout na své místo a při lepení skončíte s tím, co je uvedeno výše.

Poté je čas připojit rybářské linie ke strukturám.

1. Pomocí horkého lepidla přilepte čtyři kusy rybářské šňůry do každého z rohů jedné z částí konstrukce. Ujistěte se, že jsou všechny stejně dlouhé.
2. Přilepte vlasec do odpovídajících rohů na druhé konstrukci. Bylo pro mě jednodušší lepit, pokud celá konstrukce ležela, takže bych ji nemusel držet rukama.
3. Přilepte "levitační čáry" na místo. Poté, co lepidlo vychladne, zatlačte horní a spodní část co nejdále a přilepte mezi ně poslední dvě rybářské šňůry a spojte ramena konstrukce.

Pokud jste se dostali tak daleko, pak dobrá práce! Většinu práce jsi už udělal:)

Nyní musíme sestavit lampu. Tato část je opravdu snadná:

1. LED kruh přilepte na kruhový kus „kola“se dvěma otvory uprostřed. Zkontrolujte, zda je plastová podpěra propojovacích vodičů zcela uvnitř vnějšího kruhu.
2. Slepte dva kruhové kusy dohromady. První díl „kola“přilepte úplným kruhem se dvěma otvory uprostřed. Ty tvoří vrchol naší levitující lampy.
3. Připojte baterii k poslednímu obdélníkovému dílu. Tento kus má otvor vytvořený pro 9V baterii a spojte jej spolu s deskou Arduino Nano gumičkami. Zde nezapomeňte použít lepidlo: baterie nakonec vybije a vy nebudete mít co používat!
4. Vezměte kousek papíru B5 a přilepte jej k okraji lampy. Funguje to jako stínítko lampy a také to zabrání divákům vidět desku a baterii v lampě.
5. Můžete mít něco visící ze spodní části lampy. Na několika svých fotografiích jsem se pokusil použít krátké, řezané kousky slámy k vytvoření lustrového efektu, ale později jsem to vytáhl, protože to bylo v cestě mých fotografií. S tím, co sem vložíte, můžete být kreativní!
6. Přilepte horní část lampy k poslednímu dílu kola. Znovu se ujistěte, že všechny kusy vlasce jsou stejně dlouhé.
7. Na horní část druhého kola a na spodní část horní části konstrukce přilepte suchý zip. To udrží lampu na místě, zatímco levituje. Použití suchého zipu vám umožňuje jej sundat a dát mu novou baterii, když ji potřebujete.

Krok 5: Kódování

Nyní je tu ta zábavná část: kódování toho, jak má lampa vypadat! Použil jsem zde rotující RGB světlo, ale můžete si vytvořit, co chcete, a být s tím kreativní!

Vím, že jsem ve svém posledním pokynu vysvětlil každou část kódu nezávisle, ale tentokrát jsem všechna vysvětlení zahrnul do komentářů v kódu. Při prozkoumávání kódu mějte na paměti, co jsem vytvořil: rotující duhovou lampu. Pokud to vysvětlení nebylo dost dobré (nevím, jak jinak to vysvětlit), můžete se vždy podívat na video, které je na začátku. Kód můžete vidět níže nebo si jej stáhnout z níže uvedeného odkazu na web Arduino Create!

Arduino Vytvořit odkaz

(Také, pokud mě dost lidí požádá, abych kód podrobněji vysvětlil, možná s tím něco udělám …)

Levitating_Lamp.ino

#zahrnout// zahrnout knihovnu pro použití prstence LED

#definePIN5 // pin, ke kterému je připojen prstenec LED

#defineNumPixels24 // počet pixelů v kruhu. existují kroužky s 8 LED, nebo můžete použít LED pásek s Neopixely. Nezapomeňte specifikovat, kolik LED máte!

Pixely Adafruit_NeoPixel (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // deklarujte světelný objekt s názvem pixely. Kód bude takto odkazovat na prstenec LED.

#defineDELAYVAL20 // toto rozhoduje o tom, jak dlouho má deska počkat, než se světla otočí. Když to zmenšíte, duhové barvy se budou otáčet ještě rychleji.

int r [NumPixels]; // toto je červená hodnota pro všechny LED diody

int g [NumPixels]; // toto je zelená hodnota pro všechny LED diody

int b [NumPixels]; // toto je modrá hodnota pro všechny LED diody

konstantní rozdíl = 31; // tím se nastaví hodnota jasu. Maximální počet je 31, ale libovolné číslo x, kde 0 <x <32 bude fungovat.

/////// Nastavte počáteční polohu světel ////////

voidsetLights () {

int R = 8*rozdíl, G = 0, B = 0; // počáteční poloha všech LED diod

pro (int i = 0; i <8; i ++, R- = rozdíl, G+= rozdíl) {

r = R;

g = G;

b = 0;

}

pro (int i = 0; i <8; i ++, G- = rozdíl, B+= rozdíl) {

g [i+8] = G;

b [i+8] = B;

r [i+8] = 0;

}

pro (int i = 0; i <8; i ++, B- = rozdíl, R+= rozdíl) {

r [i+16] = R;

b [i+16] = B;

g [i+16] = 0;

}

}

/////// Dokončete nastavení počáteční polohy kontrolek LED ////////

voidsetup () {

pixely.begin (); // zapněte objekt pixelů

setLights (); // nastavení počáteční polohy LED diod

}

int idx = 0; // nastavení počáteční polohy otáčení LED

voidloop () {

/////// nastavte barvu každé z LED diod ////////

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

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

pixely.show ();

}

/////// dokončete nastavení barvy LED diod ////////

zpoždění (DELAYVAL); // počkejte DELAYVAL milisekundy

idx ++; // posuňte otáčení LED diod o jednu

idx%= 24; // upravte hodnotu o 24. Tím se hodnota idx omezí na 0 až 23 včetně

}

zobrazit rawLevitating_Lamp.ino hostované s ❤ od GitHub

Krok 6: Dokončete

Nyní je čas zapnout lampu, přilepit suchý zip ke konstrukci a vypnout světla: je čas showtime. Nebojte se provádět jakékoli požadované změny a sdílet se světem to, co jste vytvořili pomocí tohoto projektu!

Hodně štěstí a pokračujte v průzkumu!