RGB LED vláknový optický strom (aka Project Sparkle): 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Zdá se vám váš pokoj příliš nudný? Chcete tomu dodat trochu jiskry? Zde si přečtěte, jak vzít RGB LED, přidat vlákno z optických vláken a zazářit!

Základním cílem Project Sparkle je vzít super jasnou LED a optický kabel s koncovým zářením a připojit ho k arduinu, aby vytvořil pěkný světelný efekt. Jedná se o napodobeninu hvězdicových obkladů/stropů z optických vláken, ale montovaných svisle, protože mi nemohou vrtat do stropu, a nepoužívají předem vyrobený osvětlovač k osvětlení vodičů z optických vláken. Opravdu je to způsob, jak získat skvělé efekty z optických vláken, aniž byste investovali do drahých osvětlovačů. Připojení pomocí LED k arduinu také přispívá k jakémukoli typu přizpůsobení a zdokonalení barev! To nejlepší z obou světů! Materiály: 10W LED - 5 $ - eBay. ** Varování, toto je velmi jasné. Nedívejte se na to přímo, když jste na. Vložte jej pod krabici pro testování nebo jinou vhodnou krytinu ** Žhavicí drát s koncovkami z optických vláken - ~ 25–30 $ - Koupil jsem ho online od TriNorthLighting. Kabel z optických vláken je obvykle prodáván nohou na různých číslech vláken v kabelu. Čím méně vláken je v kabelu obecně, tím je každý jednotlivý drát silnější, což celkově znamená jasnější koncové místo. Na této stránce najdete praktický graf počtu kabelů proti šířce. Napájení 12V, 2Amp - ~ 10 $ - jeden jsem měl kolem sebe. Tajné materiály: Většina těchto částí jsou věci, které budou mít lidé kolem sebe a lze je znovu použít pro jiné projekty Arduino - 25–30 $ - Použil jsem Breadboard Arduino Uno R3 - ~ Páječka 5 $ - kdekoli od 10 $ do řádově vyšších součástek obvodu - každá stojí jen pár centů, ošemetnější otázkou je pravděpodobně, kde je dnes sehnat Drát, odizolovače drátu, řezačky atd. Tyl - 5 $ - zakoupeno v řemesle obchod. Je to materiál, který jsem použil k pletení vláken z optických vláken na zeď

Krok 1: Přehled součástí obvodu

Kromě základního vodiče (a LED) má náš obvod dvě hlavní součásti: tranzistory a odpory. Tranzistory Máme tedy 10W LED, napájecí kabel a arduino. Cílem je připojit LED k prkénku a připojit arduino ke stejnému prkénku, aby arduino mohlo vydávat hodnotu a LED se rozsvítí při určitém jasu (odpovídá hodnotě, kterou arduino vydává). Problém je v tom, že arduino může dodávat pouze 5 V, ale naše LED potřebuje 12V (poznámka: toto se může změnit v závislosti na tom, jakou LED napájení používáte). Zde přichází na řadu napájecí zdroj. „Jak někdy spojíme arduino, LED a napájecí zdroj dohromady ?!“můžete se zeptat. Odpověď je magie. Kouzlo TRANSISTORŮ! Jednoduše řečeno, tranzistor je zesilovač nebo spínač. V tomto případě jej používáme jako přepínač. Bude připojen jedním pinem k arduinu, dalším pinem k napájecímu zdroji a třetím k LED. Když arduino odešle proud přes určitou prahovou hodnotu, tranzistor se `` zapne '' a nechá přes něj procházet napájecí napětí a rozsvítí LED. Pokud z arduina není dostatek proudu, tranzistor nenechá proudit napájecí zdroj a LED zhasne. Přepínací typ tranzistoru je známý jako spínací nebo spojovací tranzistor. Existuje mnoho různých typů, které mají různé vlastnosti, jako je napětí potřebné na jeho pinech, zisk atd. Doporučuji každému, kdo má zájem, aby si o tranzistorech přečetl více, aby jim lépe porozuměl. 10W LED má celkem čtyři piny, na jedné straně uzemnění a na druhé straně pin pro každou barvu. Pokud chceme mít možnost ovládat každou barvu samostatně (abychom mohli zobrazit libovolnou kombinaci barev RGB), každá barva musí mít svůj vlastní tranzistor, takže potřebujeme celkem tři tranzistory. Další podrobnosti o použitých tranzistorech budou v dalším kroku. Rezistory Nyní, když jsme zjistili, jak zapnout LED, je tu další problém. Celá tato síla nemusí být nutně dobrá věc! Nechceme zkratovat LED, takže je třeba k ní přidat rezistory. Ze čtyř kolíků LED nepotřebuje zemnící odpor odpor, protože se právě uzemňuje. Ale tři barevné piny budou potřebovat alespoň jeden odpor, a protože různé barvy kreslí různá napětí, nemusí to být nutně stejné odpory. „Jak někdy zjistíme tyto hodnoty ?!“můžete se zeptat. Odpověď je MAGIC. Kouzlo MATEMATIKY! (čtěte dál, stojí to za to, slibuji …)

Krok 2: Výpočet součástí obvodu

Typ tranzistorů Jak již bylo řečeno v předchozím kroku, zde použité tranzistory jsou spínací. Jaký konkrétní typ tranzistoru je v obvodu zapotřebí, závisí na tom, co obvod vyžaduje, ale v tomto obvodu je vhodný tranzistor 2N2219. Můžete použít jiný tranzistor než 2N2219, pokud má správné specifikace pro obvod, na kterém pracujete. (Také by měl být vhodný běžnější tranzistor 2N2222) V závislosti na typu tranzistoru budou tři piny na tranzistoru buď „emitor, základna, kolektor“nebo „brána, zdroj, odtok“. Typ 2N2219 je první. Existuje mnoho typů těles tranzistorů, takže aby bylo možné určit, který pin odpovídá vysílači, základně a kolektoru, bude načase nahlédnout do vašeho specifikačního listu! Tranzistor také potřebuje dva odpory. Jeden spojí základnu tranzistoru s arduino - to může být jakákoli hodnota, obecně kolem 1 kΩ. Používá se to tak, že jakýkoli rušivý proud z arduina nezpůsobí spuštění tranzistoru a nechtěné zapnutí světla. Druhý potřebný odpor spojuje základnu se zemí a má obecně velkou hodnotu jako 10kΩ Typy odporů Pro připojení napájecího zdroje k LED musíme použít nějaké odpory. Každá barva na LED má jiný požadovaný vstup napětí. Konkrétní hodnoty závisí na použité LED, ale u standardních 10W LED budou pravděpodobně ve správném rozsahu: Červená - 6-8 V Zelená - 9-12 V Modrá - 9-11 V Proud požadovaný LED: 3 miliAmpéry (mA) Napájecí napětí: 12 V Situace tedy je: k napájení LED používáme 12 V napájecí zdroj a každá barva by měla dostat menší napětí. Musíme použít odpory ke snížení napětí, které každá barva na LED skutečně vidí. Chcete -li určit potřebnou hodnotu odporu, je čas konzultovat Ohmův zákon. Například pro červenou barvu: Napětí = Proud * Odpor…. Přepsat na odpor = napětí (pokles) / proudový odpor = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (hodnota 4 V je od 12 V (napájení) - maximum červeného rozsahu (8 V)) Ještě jsme neskončili. V závislosti na typu odporu (tj. Jeho velikosti) může být rozptýleno pouze určité množství energie. Pokud použijeme odpory, které nemohou rozptýlit dostatek energie, spálíme je. Vzorec pro výpočet výkonu přes odpor pochází z Ohmova zákona: je to síla = napětí * proud. Výkon = 4V * 0,3 A = 1,2 W To znamená, že potřebujeme odpor 13,3Ω, 1,2 W (minimálně), abychom se ujistili, že naše LED je bezpečná. Problém je v tom, že většina běžných rezistorů má 1/4 W nebo méně. Co dělat?! Problém lze vyřešit pomocí kouzla paralelního nastavení odporů. Kombinací čtyř odporů (1/4 W) paralelně se celkový ztrátový výkon zvýší až na 1 W. (V ideálním případě bychom přidali pět odporů paralelně, ale protože 1,2 W bude vidět pouze tehdy, když bude svítit na maximum, a gen používáme trochu méně). Souběžné přidávání odporů způsobí, že se jejich odpor proporcionálně sníží (to znamená, že pokud paralelně spojíme čtyři odpory 13,3 Ω, celkový odpor bude pouze ~ 3 Ω) Abychom získali správný odpor a ztrátový výkon, můžeme kombinovat čtyři odpory 68 Ω 1/4W paralelní. Toto číslo získáme vynásobením 13,3Ω čtyřmi, což je ~ 53Ω, a poté vezmeme další nejvyšší standardní hodnotu pro rezistor. Celkově: k napájení červené barvy musíme použít buď jeden odpor 13,3Ω 1W, nebo čtyři odpory 68Ω 1/4W paralelně. Pro výpočet odporu potřebného pro ostatní barvy použijte stejný postup. Souhrn požadovaných součástí obvodu: 3 x 2N2219 tranzistory 3 x 1kΩ odpory 3 x 10 kΩ odpory Červená: 4 x 68Ω 1/4 W odpory Modrá: 4 x 27Ω 1/ 4W odpory Zelená: 4 x 27 Ω 1/4W odpory

Krok 3: Schéma obvodu / Konstrukce obvodu

Poté, co jste prošli matematikou a shromáždili všechny požadované kousky, je čas je dát dohromady!

Nejprve vezměte napájecí zdroj a přerušte jakékoli připojení, které má na konci, a izolujte napájecí a zemnící vodiče. Připojte uzemňovací vodič k jedné z kolejnic. Připájejte napájecí vodič k pájce potřebné odpory na LED. Poté vytvořte obvod podle schématu zapojení. Všimněte si, že všechny uzemnění v obvodu (uzemnění arduino, uzemnění tranzistoru, napájení) musí být nějakým způsobem spojeny dohromady.

Krok 4: Arduino kód

Už tam skoro jsme! Čas na připojení našeho okruhu k arduinu.

Kód zde pouze spouští RGB LED v barevném cyklu (tj. Kontroluje celou duhu). Pokud znáte arduino, není to příliš složité. Tento kód jsem původně nenapsal já, ale upřímně si nepamatuji, odkud jsem ho stáhl; byl to open source. Pokud si vzpomenu nebo někdo zná zdroj, rád jej uvedu. Skica je vložena níže. Jen se ujistěte, že hodnoty pinů v náčrtu odpovídají kolíkům na arduinu použitém k připojení k LED. Jediným kódem je odeslání individuální hodnoty (od 0 do 255) na každý z barevných pinů LED. Pokud chcete, aby se objevila konkrétní barva, podívejte se na barevný graf RGB // Spustí RGB LED diodu pomocí cyklu barevného kolečka int jas = 0; // jak jasná je LED. Maximální hodnota je 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup () {// deklaruje piny jako výstup: pinMode (ČERVENÁ, VÝSTUP); pinMode (ZELENÝ, VÝSTUP); pinMode (MODRÝ, VÝSTUP); } // od 0 do 127 neplatné displayColor (uint16_t WheelPos) {byte r, g, b; přepínač (WheelPos / 128) {případ 0: r = 127 - WheelPos % 128; // Red down g = WheelPos % 128; // Zelená nahoru b = 0; // modrá off break; případ 1: g = 127 - WheelPos % 128; // zelené dolů b = WheelPos % 128; // modrá nahoru r = 0; // red off break; případ 2: b = 127 - WheelPos % 128; // modrá dolů r = WheelPos % 128; // červená nahoru g = 0; // green off break; } analogWrite (ČERVENÁ, r*2); analogWrite (ZELENÁ, g*2); analogWrite (MODRÁ, b*2); } void loop () {displayColor (rad); zpoždění (40); rad = (rad+1) % 384; }

Krok 5: Přidání drátů z optických vláken

I když tento krok nedokončíte, je hezké, že nyní máme úžasnou, jasnou, plně přizpůsobitelnou RGB LED. Rozhodl jsem se to zkombinovat s vláknovou optikou, ale opravdu si můžete dělat, co chcete! Vytvořit sladký reflektor? Zapálit disko kouli? Tolik možností!

Původně jsem koupil pět stop z 50 vláken, 10 stop z 12 vláken a 5 stop z 25 vláken. Nakonec jsem zkrátil délku na polovinu, abych měl více skvrn, i když samotné dráty byly kratší. Rozhodl jsem se vytvořit strom, protože jsem je nemohl namontovat přes zeď. Tyl byl nalepen na zeď pomocí gumového cementu (tyl je poměrně lehký, takže může stačit páska). Vlákna jsou provlečena tylem do stromovitého vzoru. Pomocí prázdné/vysušené plechovky sody je dioda LED umístěna ve spodní části a vlákna jsou přidána do její horní části. Největším problémem v tomto okamžiku je snaha zajistit, aby světlo procházelo vlákny místo jen ven skrz horní část plechovky od sody. Pevné zabalení vláken do fólie může pomoci, ale doporučuji vyzkoušet jakékoli nastavení, které by podle vás mohlo fungovat. Dejte všechny tyto kousky dohromady a máme svůj strom!

Krok 6: Večírek

Nezbývá než ztlumit světla, napájet arduino a vyhřívat se v záři našeho nového nastavení optických vláken!

Připojil jsem také video z nastavení. Osobně to vypadá lépe, ale můžete to vidět pomalu se pohybovat barevným kolečkem.