Charge of the Light Array: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

Jedná se o řadu prázdných plechovek pro psy, každá s jediným LED světlem uvnitř a barevnou čočkou na otvoru. LED diody jsou ovládány detektory pohybu spouštěnými interakcí diváka. Použitím LED jako světelného zdroje pro každou z plechovek jsou požadavky na výkon nízké. Obvod využívá malé množství součástek pro řízení LED diod a tento návod podrobně popíše, jak využívá detektory pohybu, tranzistory, odpory a LED k vytvoření interaktivní světelné show. Jsem nováček v elektronice a teprve nedávno jsem vytvořil svůj první návrh obvodu a úspěšně postavil tento projekt. Každý, kdo se zajímá o elektroniku, by mohl jako úspěšný nováček snadno dosáhnout mých odborných znalostí tím, že bude číst a dělat, mou trochou moudrosti je, že pokud si můžete dovolit lepší nástroje, tudy se lze vydat. Jako umělec opravdu ne chcete propagovat jeden obchod nebo produkt na jiném, ale moje komunita nemá nejlepší výběr obchodů, kde bych našel dobré elektronické součástky, proto uvádím Radio Shack pouze jako „Shack“, místo vašeho oblíbeného obchodu nebo dodavatele. Komponenty: 64 plechovek na krmivo pro psy (umyté) 32 zelených 10 mm super jasných LED diod (www.evilmadscientist.com) 32 modrých 10 mm super jasných LED diod (www.evilmadscientist.com) 50 'připojovací drát (elektronické napájení, hádám, protože jsem nepočítal použití) 10 cedrové panely (železářství) 2 hliníkové úhlové lišty (železářství) 2 hliníkové lišty o tloušťce 1/16 palce (železářství) 8 1/4 w 1K odpory (chatrč) 8 PNP tranzistorů (chatrč) 8 DP-001 detektory pohybu (www.glolab.com) 8 Fresnelových čoček (www.glolab.com) 5 'smršťovací bužírky (pro profesionální koncový prod. koordinované barvy jsou studené) 1 napájecí zdroj 9 V 800 mA (chatrč) 1 spínač (chatrč) 1 kulatá deska plošných spojů (bouda) 31 mosazných č. 8 šroubů (železářství) 31 mosazných #8 matic (železářský obchod) 31 mosazných #8 podložek (Železářství) 32 skleněných čoček (původní myšlenka byla pro maskování papíru, pergamenu a slídy nebo jakékoli podoby siluety) 1 Prodlužovací šňůra Nástroje: Horká lepicí pistole (lepší než lepicí páska) Odstraňovače drátů (nespoléhejte na zuby, nástroj zde vyobrazený je nejlepším nástrojem pro tuto práci) páječka (nepodvádějte se zde, já jsem se zlepšil s lepší žehličkou) pájka (tavidlo) Tepelná pistole (nutné pouze pokud tepelně smršťujete pájky drátu) pomocné ruce (volitelné, ale vysoce zvětšovací sklo (volitelně) Breadboard (volitelný, ale nezbytný nástroj pro každého, kdo má zájem o návrh elektronických obvodů) 1 odpor 39 K (programování citlivosti DP-001) 1 odpor 2,7 K (programování prodlevy DP-001) 1 vrták 1 vrták více velikostí (nutnost přes standardní vrták) 1 šroubovák 1 kladivo (volitelně, rozbití špičky odstraní nudu a únavu pájení 64 LED diod se 128 dráty) 1 posuvné měřítko nebo měřítko 1 lepidlo na dřevo 2 dlouhé šroubové svorky Elektrické poznámky: Vcc = zdroj pozitivníVdd = FET kladný, napájecí zdroj poskytuje kladný signál detektoru, tranzistor NFET na DP-001 vydává kladnou hodnotu na terminálu tomu říkáme VddVss = zdroj negativní. Jako umělec pracující převážně v olejích a v poslední době v technologičtějších dílech jsem také chtěl do své práce začlenit trochu zeleně. Mám dva mopslíky a zdá se, že rádi jedí každý den, což vede k plýtvání nádobami na potraviny, a tak jsem začal konzervy konzervovat pro nějaký budoucí projekt, o kterém jsem věděl, že na něj přijdu, až budu mít větší sbírku. Další přítel umělce, který pracuje v taveném skle, zmínil, že existuje porotcovská show, která má jako téma téma „spolupráce“, a rozhodli jsme se společně pracovat na uměleckém díle. Byla to skvělá příležitost použít ty plechovky pro psy, které se usadily v mé garáži. Z tolika plechovek bylo zřejmé, že kus musí mít formu jakési matice, která se rozsvítila pohybem diváka. Potkali jsme se v místní kavárně a já jsem stanovil svůj plán, název díla přišel stejně přirozený jako samotná příroda, řada světla využívající elektrický náboj. Zde je rychlý popis práce a postupu při vytváření tohoto uměleckého díla.

Krok 1: Sestavení rámu

Cedrové panely byly nalezeny v místním železářství a byly navrženy pro obložení skříní. Náklady byly levné 23 dolarů za 12 prken; byli pro projekt perfektní. Byly také vybrány pro barvu a formu s přidanou výhodou mírného cedrového aroma.

Nejprve byla plocha prken broušena a potažena plochým varithanem, aby se zabránilo manipulaci s mastnotou a špínou a aby se zvýraznila barva cedru. Prkna jsou široká 3,75 palce a dlouhá 48 palců, což je ideální pro matici, která se vejde do šířky a výšky prken a vytváří perfektní rozteč pro čtvercovou matici. Průměr plechovky na psí jídlo je 3 "a najít takovou pilu bylo snadné. Změřil jsem osu prken a poté vzdálenost mezi středy dvou prken vedle sebe. Pomocí tohoto měření jsem rozmístil otvory podél svislé čáry z prken, aby se vytvořila čtvercová řada plechovek. To mi poskytlo určitý prostor v horní a dolní části dílu, aby se kus horizontálně vyrovnal, byly přidány dvě prázdná prkna, jedno na každé straně matice. Vyvrtejte otvory pro plechovky pomocí 3 "pily na otvory, pískujte otvor a otestujte plechovku v otvoru, abyste otestovali otvor. Panely slepte malým množstvím lepidla na dřevo a sevřete dohromady, nechte přes noc zaschnout. Chtěl jsem, aby konce plechovek byly rovnoměrné a základna, aby vyčnívaly přes zadní část panelu pouze o 1 ". Pomocí stohů otvorů, které byly vyvrtány z prken, aby byl dokončený panel vyrovnán lícem dolů aby každý mohl přečnívat o 1 "přes záda. Pomocí horké lepicí pistole byla kolem základny každé plechovky umístěna perlička lepidla, která je připevňovala k panelu. Aby díl získal dostatečnou pevnost, aby panely při manipulaci nepraskaly a neoddělovaly se, prkna byla také svázána k sobě nahoře a dole pomocí ploché hliníkové tyče a kusu šikmého hliníku. Plochou lištu bylo možné vynechat, ale já jsem chtěl sílu a čas od času o ní věděl až přílišný inženýr. Nejprve vyložte lištu a úhelník hranou panelu, upněte a poté vyvrtejte jeden otvor skrz svislou středovou osu každého prkna, jeden nahoře a jeden dole. Spojte je mosaznými šrouby, maticemi a podložkami. Chcete -li přidat sílu této aplikace, kulička horkého lepidla po celé délce tyčí a prken. Na základnu každé matice jsem také vložil malý horký lepicí korálek, aby je udržel na svém místě; rám je připraven. Dále připravte plechovky. Vnitřek plechovek měl šedou barvu, která absorbovala světlo z LED, aby se dostalo více světla na čočky, aby se odrazilo, bylo toho dosaženo natřením vnitřku plechovek značkovací barvou. Důvodem volby zvolené značkovací barvy byla její tryska, která je navržena tak, aby směřovala dolů k zemi, takže tryska je rovná, což usnadňuje malování vnitřku plechovek. Také jsem chtěl, aby se barvy poněkud posunuly, a tak jsem vybral červenou, zelenou, modrou, bílou a žlutou barvu; v tuto chvíli mi nebyl znám vzhled a barva, protože můj přítel byl zaneprázdněn jejich výrobou, zatímco jsem stavěl rám a elektroniku. K vyvrtání otvorů v plechovkách vytvořil standardní vrták otřepy, které bylo příliš obtížné vyčistit a také způsobit, že otvor byl po odhrotování podlouhlý. Použitím krokového vrtáku je otvor čistý, protože tento vrták při vrtání frézuje okraje otvoru a vytváří perfektní kulatý otvor správné velikosti pro diody LED. Dále jsem změřil průměr obchodního konce DP-001, takže jsem mohl do panelu vyvrtat otvory, aby mohly prokouknout; vybral odpovídající velikost vrtáku a vyložil kruhový vzor pro otvory. To mělo zajistit konzistentní podobnost s kruhy. Se všemi plechovkami natřenými, vyvrtanými a instalovanými do rámu je čas zapracovat na elektronice.

Krok 2: Elektronický design

Pochopte, že jsem nováček v elektronickém designu, pokud jsou některé mé interpretace operací komponent nesprávné, napište prosím komentář, aby čtenář mohl najít jasnost. Nástroj pro odizolování drátu byl také velmi cenným nástrojem na pracovním stole, může šetřete si zuby, pokud je to váš zvyk, a může zachránit váš zdravý rozum při odizolování stovek drátů; toto je levný nástroj, ale skvělý nástroj. Než přidáme veškerou elektroniku, je lepší vytvořit návrh a poté vyzkoušet fungování obvodu. Odpájení není způsob, jak postupovat, a tímto způsobem můžete promarnit mnoho dobrých součástí. Prvním úkolem je vypočítat hodnoty součástí a definovat požadavky na výkon obvodu. První komponentou je detektor pohybu DP-001, který má rozsah potřebného výkonu od minima 4 V DC do maxima 15 V DC, což nám dává pěkný rozsah práce. Obvod bude pohánět 65 LED a každá LED bude dimenzována tak, aby odebírala 20 mA aktuálního maxima. 65 x.020A = 1,3A (64 LED v plechovkách a 1 pro výkonové světlo), proud potřebný pro DP-001 je nízkých 45 mikroampér nebo 0,000045A x 8 = 00036A, což je velmi nízký požadavek na energii. zvolil 12 V 800 mA stejnosměrný napájecí transformátor, protože si uvědomil, že nebudu mít rozsvícené všechny diody LED současně a žádná z nich nebude nikdy svítit příliš dlouho, to má spoustu energie. Nyní, když víme, jaký výkon bude pohánět LED diody, musíme vypočítat velikost omezujících odporů, které zabrání vyhoření LED diod a zároveň je udržují co nejjasnější. Jedná se o jednoduchý úkol pomocí Ohmova zákona určit, jaký odpor každá LED potřebuje k udržení chladu a jasu. Ve specifikacích LED je uvedeno, že maximální proud by neměl překročit 0,020 A (20 mA), můžete tuto hodnotu zatlačit, aby byly jasnější, pokud je doba „zapnutí“dostatečně krátká. Při výpočtu potřebného odporu vezměte napětí a vydělte ho maximální hodnotou proudu. 12V DC /.020mA = 600 ohmů. Chtěl jsem získat co nejvíce světla z každé LED, takže byl vybrán odpor 470 ohmů. Pamatujte, že světla nebudou svítit nepřetržitě, takže nebezpečí jejich spálení je malé a 470 se blíží 600. Chcete -li zkontrolovat, kolik proudu bude nakreslit pomocí LED, pokud použijeme odpor 470 ohmů, rozdělíme 12 V na 470 ohmů na hodnotu 0,0255 mA, což je rozdíl 0,0055 mA, což je zanedbatelné. Detektory pohybu DP-001 mohou potopit pouze 100 ma proudu, takže pohání všech 64 LED diody z jednoho modulu by nefungovaly a navíc by se rozsvítily všechny najednou, což by bylo méně účinné a poněkud nudné. Rozdělíme-li 64 LED diod 8 a použijeme 8 detektorů DP-001, z nichž každá napájí 8 LED diod pro celkový proud 160 ma na detektor, to je stále příliš mnoho na DP-001, který má maximální hodnotu jímky 100 mA. Specifikace 2N3906 říká, že může klesnout z 10 mikroampérů na 100 miliampérů, ale já bych raději riskoval transitor než modul detekce pohybu. Jak vyberu tranzistor, který bude fungovat v našem obvodu: Existují dva základní typy spínacích tranzistorů, na které se budeme dívat, tranzistor NPN nebo PNP. Označení NPN a PNP popisuje jejich brány a provoz. Vybral jsem univerzální PNP odpor, 2N3906, nebude muset odvádět mnoho tepla a je vhodný pro tento projekt. Tranzistory mají tři konektory nazývané základna, kolektor a emitor. Jsou zapnuty napětím snímaným na jejich základně, které otevře bránu a umožní průchod většího proudu mezi kolektorem a emitorem. Rozdíl mezi NPN a PNP spočívá v tom, že NPN se zapne, pokud má základna kladné napětí 0,7 V nebo více a vypne se pod touto hodnotou. PNP je obráceně předpojatý a zapne se, když základna detekuje nízké napětí pod.07v a zapne nad tuto hodnotu. LED diody se zapínají pomocí terminálu z DP-001 pro zapnutí tranzistoru, který umožní průchod proudu LED. DP-001 vydává „vysoký“na výstupním terminálu a při detekci pohybu přejde „nízko“směrem k zápornému pólu. Rychlá poznámka k tranzistorům PNP a NPN, nebudu se dostávat do konstrukce těchto součástek, jen k tomu, že se chovají opačně, protože jsou předpojaté proti sobě. Tranzistor NPN povede proud mezi kolektorem a emitorem, pokud je mezi základnou a emitorem kladný rozdíl hodnot napětí, zatímco PNP povede proud mezi kolektorem a emitorem, pokud báze detekuje nižší napětí mezi základnou a emitorem. Nemůžeme použít NPN tranzistor, protože je přepnut, když je na jeho základně „vysoká“vzhledem k jeho vysílači. Pamatujte, že DP-001 jde "nízko", když je detekován pohyb. Proto jsem se rozhodl použít PNP tranzistory, protože jsou spouštěny "nízkým" na základně vzhledem k emitoru, což umožňuje proud protékat tranzistorem, když terminál DP-001 jde "nízko" s detekcí pohybu IR. Níže uvedený obvod je jednoduchý obvod, který ukazuje, jak bude systém fungovat, a přidat dalších 7 detektorů, rezistorů a LED, vše, co musíme udělat, je zkopírovat tento design osmkrát. Zde je část logiky, která šla do níže navrženého obvodu, takže že funguje podle plánu a součásti nehoří v oblaku modrého kouře. Nepotřebujeme, aby proud protékal koncovým výstupem DP-001 a základnou tranzistoru 2N3906, potřebujeme pouze logický přepínač mezi „vysokým“a „nízkým“, aby se snížil proud přes základnu tranzistoru, přidejte odpor 1 k ohm (r1) na výstup terminálu DP-001 a základnu tranzistoru 2N3906. Před připojením anody LED k tranzistoru umístíme mezi obě složky proudový omezující odpor (r2) s hodnotou odporu 470 ohmů. Když DP-001 nedetekuje pohyb, jeho výstupní svorka bude „vysoká“(Vdd) a tato vysoká hodnota bude snímána na bázi našeho tranzistoru, čímž bude blokován tok proudu mezi kolektorem a emitorem. Když DP-001 snímá pohyb, výstupní terminál přejde na „nízkou hodnotu“(Vss) a tranzistor se zapne a umožní proudění proudu mezi kolektorem a emitorem a rozsvítí LED, odpor 470 ohmů omezí teplo způsobující proud skrz LED.

Krok 3: Budování obvodu

Doporučuji investovat alespoň do průměrného prkénka, je to dobrý nástroj pro drátování obvodů. Nejprve jsem vyzkoušel jednoduchý design pomocí DP-001, omezovacích odporů, spínacího tranzistoru a LED. Když to fungovalo podle plánu, postavil jsem spínací obvod se všemi osmi tranzistory a odpory a všechny je zapojil pro závěrečný test.

Jednoduchý obvod byl testován, když IR pohyb prošel před detektorem, rozsvítila se LED. V tomto okamžiku nastal čas připájet vodiče ke všem LED diodám, poté zapojit všechny detektory kladným (červeným), záporným (černým) a koncovým výstupem (zeleným). Abych ušetřil místo na desce s obvody, umístil jsem odpor omezující proud (r2) do řady s vodičem, který byl přivázán ke straně kolektoru tranzistoru. Níže uvedené fotografie ukazují obvodovou desku "květina", všimněte si žluté a červené čáry, každá z nich má v řadě odpor omezující proud (r2) a pokrytý tepelným smršťováním. Nyní připravte 64 LED diod se všemi jejich kladnými a zápornými svody; to je místo, kde kladivo přijde vhod, aby uvolnilo nudu, rozhodněte se rozbít prst na noze, protože k dokončení práce potřebujete prsty. Zapojením všech osmi detektorů, tranzistorů, LED jsem je zapojil na prkénko, mávnutím ruky osm LED diod zamávalo a potom zhaslo. Bylo na čase to všechno spojit dohromady. Vzhledem k tomu, že každý detektor bude napájet osm LED, vytvořil jsem vzor skupin LED, přičemž jsem se ujistil, že rozsvítíme LED diody, které se rozsvítí jakýmkoli detektorem. Spojte všechny kladné vodiče skupiny 8 LED diod dohromady. Nyní vezměte osm skupin záporných vodičů a svázejte je všechny na společnou zem napájecího zdroje. Každá skupina LED byla připnuta na kolektor tranzistorů; kladný a zem byla svázána s obvodovou deskou. Emitorová strana tranzistorů byla přímo svázána s Vdd a sběratelská strana byla přivázána k anodě LED přes omezující odpor, zatímco katoda LED byla svázána se zemí. Test obvodu fungoval; další částí bylo zalepení všech LED diod za horka do jejich plechovek, udržování řádného vedení vodičů. Okruhová květina byla přivázána k zadní části panelu pole ke kovovému držáku se zadními pásky na panelu. Dále jsem každou skupinu 8 LED diod svázal do kolektoru tranzistoru na květu. Dále nalepte všechny detektory pohybu do otvorů, které byly vyvrtány dříve, nezapomeňte použít dobré vedení drátu, aby se hnízdo drátů nedostalo pryč od vás. Na přední stranu panelu pole jsem za horka nalepil Fresnelovy čočky před každý detektor. Jakmile byly Fresnelovy čočky na svém místě, citlivost detektorů se znatelně zvýšila. Stěnový transformátor 12 V DC byl poté namontován na zadní stranu panelu s kladným vodičem přivázaným k spínači a druhý konec svázán s kladným spojením květu obvodu. Zemnící vodiče detektoru květin a pohybu byly svázány se společnou zemí systému. Prodlužovací šňůra byla bezpečně přivázána k transformátoru pomocí stahovacích pásek, aby se zabránilo jakémukoli tahání kabelu a odpojení napájení. Přepínač byl namontován na zadní hranu panelu horkým lepidlem. K zavěšení tohoto kusu na zeď jsem použil několik popruhů pro směrování potrubí (první obrázek), byly dočasné a byly vybrány tak, aby odpovídaly podobnosti kruhů v celkovém designu. Už jim byly vyměněny D-kroužky a dveřní zarážky za to, že panel stály stranou od zdi. S tímto dílem je velmi zábavné hrát, zatímco se divák pohybuje, vzory lehkého tance s pohybem. V budoucnu bych mohl tento kousek znovu zapojit přidáním mikrořadiče a charlieplexu světel, které vytvářejí skvělé vzory, když po určitou dobu není žádný pohyb.