Levitirajoča LED svetilka: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Ste se kdaj igrali z magneti in jih poskušali levitirati? Prepričan sem, da smo mnogi od nas, in čeprav se morda zdi mogoče, če ga postavimo zelo previdno, boste čez nekaj časa ugotovili, da je to dejansko nemogoče. To je posledica Earnshawovega izreka, ki dokazuje, da je nemogoče levitirati predmet samo s feromagnetnimi materiali. Vendar pa imamo rešitev. Namesto magnetov bomo levirali svetilko z iluzijo, imenovano tensegrity, in naredili svetilko, ki bo videti kot plavajoča!

1. korak: Zaloge

Za izdelavo te svetilke potrebujete različne zaloge:

Elektronika:

• Arduino Nano plošča
• Mostične žice
• 24 LED obroček
• 9V baterija
• 9V priključek za baterijo

Dekorativni material:

• Karton (ali les, če uporabljate lasersko rezanje)
• Ribiška vrvica (vsaka bi morala delovati in poskusite izbrati čim bolj pregledno)

Drugi:

• Elastika
• Pištola za vroče lepilo
• Vroče lepilne palice
• Oprema za spajkanje
• ježevi trakovi

2. korak: Sestavite elektroniko

Najprej moramo sestaviti elektronske dele. To je preprosto in to je mogoče storiti v nekaj korakih:

1. Spojite 9V akumulatorski priključek na ploščo Arduino Nano. To je lahko nekoliko težko, vendar je bistven del uspeha projekta, saj nezadostna moč plošče ne bo delovala pravilno. Rdečo žico priključite na pin VIN, črno žico pa na enega od zatičev GND na plošči.
2. Zataknite zatiče na zadnji strani LED obroča. Na teh 24 LED obročih so običajno 4 mesta za spajkanje, vendar bomo v tem projektu uporabljali samo 3: DI, VCC in GND. Del DO v tem projektu ne bo uporabljen. Spajkajte ga tako, da je žica usmerjena v obroč, saj bo zunanja stran obroča skrita za kosom papirja, če pa so mostički spajkani v napačno smer, bo štrlela iz svetilke.
3. Priključite žice na Nano. DI mora biti priključen na pin D5, VCC priključen na 5V, GND pa na GND na obroču LED oziroma Arduino Nano.

In z elektroniko ste končali!

3. korak: Skulptura Tensegrity

Za ta projekt uporabljamo tensegrity, ki je izraz, ki opisuje dejanje uporabe napetosti, da nekaj zadrži. Če želite samo ustvariti skulpturo, lahko prenesete datoteko Adobe Illustrator, narejeno za lasersko rezanje, ali pa si ogledate fotografijo in jo sami izrežete v karton.

Če želite razumeti, kako to deluje, nadaljujte z branjem spodaj!

Ta skulptura tensegrity uporablja ribiško vrvico, da je videti bolj kot levitirajoči predmet. Na označeni fotografiji je položaj vsake od 6 vrstic označen v ločenih barvah. Daljši rdeči so tisti, ki preprečujejo padanje vrha. Poimenujmo jih "strukturne črte". Nato imamo modre črte, ki so veliko krajše od rdečih in držijo zgornji del navzgor. Poimenujmo jih "levitacijske linije".

V naši skulpturi napetosti so levitacijske linije tiste, ki držijo strukturo navzgor. Ker se zgornji del zaradi gravitacije želi premakniti navzdol, morajo levitacijske strukture držati konstrukcijo navzgor. Ko so pritrjeni, so zelo napeti in držijo zgornji del konstrukcije navzgor. Ena od teh je na dveh od štirih straneh skulpture, čeprav je teoretično ena dovolj, da zadrži strukturo.

Če pa poskusite pritrditi le levitacijske črte, boste opazili, da zlahka pade. To je zato, ker je vrh pritrjen samo z dvema točkama, kar ni dovolj za stabilno strukturo. Predstavljajte si klackalico. Pritrjen je z eno vrstico, kar mu omogoča prosto gibanje. V našem primeru imamo zgornji del pritrjen z dvema točkama, dve točki pa tvorita črto, zato je vrh naše skulpture tensegrity, ki vsebuje le linije levitacije, le valj.

Tu nastopijo strukturne linije. Tudi te črte so napete in držijo strukturo na svojem mestu. Če se vrh konstrukcije nagne v katero koli smer, bodo strukturne črte v drugi smeri držale strukturo na mestu, zaradi česar bo struktura postala stabilna.

Čeprav izgleda kot čarovnija, je za celotno skulpturo res veliko razlogov!

4. korak: Sestavljanje strukture

Zdaj je čas, da sestavite konstrukcijo, na katero bo pritrjena svetilka. Ta del je razmeroma enostaven:

1. Poiščite osnovne dele. Vedno so največji kvadratni.
2. Namestite kose "roke". Prepričajte se, da so vsi obrnjeni v isto smer, če gledate z njihove strani. To zagotavlja, da bo napetostna struktura lahko sestavljena po predvidevanjih.
3. Namestite enega od stranskih delov. To nam omogoča, da med lepljenjem ročaja ne potisnemo predaleč in poskrbimo, da je mogoče poravnati celotno podlago konstrukcije.
4. Preostanek strukture sestavite. Kosi bi se morali točno postaviti na svoje mesto in z nekaj lepljenjem boste končali s tem, kar je prikazano zgoraj.

Po tem je čas, da ribiške črte povežete s strukturami.

1. Z vročim lepilom prilepite štiri kose ribiške vrvice na vsakega vogala enega od delov konstrukcije. Prepričajte se, da so vsi enake dolžine.
2. Ribiško vrvico prilepite na ustrezne vogale na drugi konstrukciji. Lažje sem lepil, če je ležala celotna konstrukcija, zato mi je ni bilo treba držati z rokami.
3. Lepilne črte prilepite na svoje mesto. Zgornji in spodnji del potisnite čim dlje, ko se lepilo ohladi, in vmes prilepite zadnji dve ribiški vrvici, ki povezujeta roki konstrukcije.

Če ste prišli tako daleč, potem dobro delo! Večino dela ste že opravili:)

Zdaj moramo sestaviti svetilko. Ta del je zelo enostaven:

1. LED obroč prilepite na krožni kos "kolesa" z dvema luknjama na sredini. Prepričajte se, da je plastična podpora za mostične žice popolnoma v zunanjem krogu.
2. Dva krožna dela zlepite skupaj. Zlepite prvi kos "kolesa" s celotnim krogom z dvema luknjama na sredini. To je vrh naše levitirajoče svetilke.
3. Baterijo privežite na zadnji pravokotni kos. Ta kos ima luknjo za baterijo 9V in jo skupaj z ploščo Arduino Nano privežite z gumijastimi trakovi. Ne pozabite, da tukaj ne uporabljate lepila: baterija se bo sčasoma izpraznila in ne boste imeli ničesar za uporabo!
4. Vzemite kos papirja B5 in ga lepite okoli roba svetilke. To deluje kot senčnik svetilke, gledalcem pa tudi prepreči, da bi videli ploščo in baterijo v svetilki.
5. Na dnu svetilke lahko nekaj visi. Na nekaj svojih fotografijah sem poskušal uporabiti kratke, razrezane koščke slame, da bi ustvaril učinek lestence, vendar sem ga kasneje vzel ven, ker mi je oviral fotografije. Lahko ste ustvarjalni s tem, kar ste dali tukaj!
6. Zgornji del svetilke prilepite na zadnji kos kolesa. Še enkrat se prepričajte, da so vsi kosi ribiške vrvice enake dolžine.
7. Velcro lepite na vrh drugega kolesa in na dno zgornjega dela konstrukcije. To bo držalo svetilko na mestu, medtem ko levitira. Uporaba ježka vam omogoča, da ga odstranite in mu po potrebi podarite novo baterijo.

5. korak: Kodiranje

Zdaj je zabaven del: kodirajte, kako želite, da izgleda svetilka! Tukaj sem uporabil vrtljivo luč RGB, vendar lahko ustvarite kar želite in bodite ustvarjalni z njo!

Vem, da sem vsak del kode neodvisno razložil v svojem zadnjem navodilu, vendar sem tokrat vsa pojasnila vključil v komentarje v kodo. Med raziskovanjem kode ne pozabite na to, kar sem ustvaril: vrtljivo mavrično svetilko. Če ta razlaga ni bila dovolj dobra (ne vem, kako bi jo drugače razložila), se lahko vedno ozrete na video posnetek na začetku. Kodo si lahko ogledate spodaj ali pa jo prenesete s spodnje povezave do spletnega mesta Arduino Create!

Arduino Ustvari povezavo

(Če me dovolj ljudi prosi, da kodo podrobneje razložim, bom morda kaj storil glede tega …)

Levitating_Lamp.ino

#vključi// vključiti knjižnico za uporabo LED obroča

#definePIN5 // pin, na katerega je povezan LED obroč

#defineNumPixels24 // število slikovnih pik v obroču. obstajajo obroči z 8 LED diodami ali pa uporabite LED trak z neopiksli. Ne pozabite navesti, koliko LED diod imate!

Slikovne pike Adafruit_NeoPixel (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // razglasi svetlobni objekt, imenovan piksli. Koda se bo tako nanašala na LED obroč.

#defineDELAYVAL20 // to določa, kako dolgo naj plošča počaka, preden se luči zasukajo. Če to zmanjšate, se bodo mavrične barve še hitreje vrtele.

int r [NumPixels]; // to je rdeča vrednost za vse LED

int g [NumPixels]; // to je zelena vrednost za vse LED

int b [NumPixels]; // to je modra vrednost za vse LED

constint diff = 31; // s tem nastavimo vrednost svetlosti. Največje število je 31, vendar bo delovalo poljubno število x, kjer je 0 <x <32.

/////// Nastavite začetni položaj luči ////////

voidsetLights () {

int R = 8*razlika, G = 0, B = 0; // začetni položaj vseh LED

za (int i = 0; i <8; i ++, R- = razlika, G+= razlika) {

r = R;

g = G;

b = 0;

}

za (int i = 0; i <8; i ++, G- = razlika, B+= razlika) {

g [i+8] = G;

b [i+8] = B;

r [i+8] = 0;

}

za (int i = 0; i <8; i ++, B- = razlika, R+= razlika) {

r [i+16] = R;

b [i+16] = B;

g [i+16] = 0;

}

}

/////// Dokončajte nastavitev začetnega položaja LED diod ////////

voidsetup () {

pixels.begin (); // vklopimo objekt pikslov

setLights (); // nastavimo začetni položaj LED

}

int idx = 0; // nastavimo začetni položaj vrtenja LED

voidloop () {

/////// nastavite barvo vsake LED diode ////////

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

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

piksli.show ();

}

/////// konča nastavitev barve LED ////////

zamuda (DELAYVAL); // počakajte DELAYVAL milisekund

idx ++; // premaknemo vrtenje LED za eno

idx%= 24; // spremenimo vrednost za 24. To omejuje vrednost idx na med 0 in 23 vključno

}

oglejte si rawLevitating_Lamp.ino, ki ga gosti ❤ GitHub

Korak 6: Dokončajte

Zdaj je čas, da vklopite svetilko, pritrdite velcro na strukturo in ugasnete luči: čas je za predstavo. Ne pozabite narediti vseh sprememb, ki jih želite, in deliti s svetom, kar ste ustvarili s tem projektom!

Vso srečo in nadaljujte z raziskovanjem!