LED -nitna ura v slogu "Charlotte's Web": 10 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Odkar sem prvič videl LED žarnice z žarilno nitko, sem razmišljal, da morajo biti žarilne nitke za nekaj dobre, vendar je trajalo do zaključne razprodaje lokalne trgovine z elektronskimi deli, da sem kupil nekaj žarnic z namenom, da jih razbijem poglej, kaj lahko storim z nitkami.

Ni trajalo dolgo, da so se odločili, da bodo naredili zanimivo uro in da bi bilo zelo zabavno lebdeti segmente v zraku, ki jih obešajo le njihove napajalne žice.

Delno pri gradnji sem spoznal, da nenavadno spominja na pajčevino s pisanjem iz knjige "Charlotte's Web"

Upoštevajte, da ima ta naprava 80V na golem kovinskem okvirju. Toda z ločevalnikom DC-to-DC pretvornika in napajalnikom pomeni, da se je mogoče dotakniti okvirja in ne udariti. Ali vsaj jaz nisem.

1. korak: potrebni deli

Moji poskusi so pokazali, da LED svetijo približno 55 voltov in svetijo s polno močjo okoli 100 V. Med uporabo so razporejeni v serijske pare za trge 230V / 240V in čisto vzporedno za trge 110V. V pokrovčku svetilke je nekakšen krmilnik, vendar sem se odločil, da tega ne bom ponovno uporabil, saj sem želel, da bi filamenti svetili veliko manj svetlo. Popolnoma svetla LED ura bi bila boleča za branje. 7-segmentna ura za prikaz potrebuje 27 kontrolnih vrstic in sprva sem nameraval uporabiti Arduino Mega. Ko pa sem razpravljal o nadzoru 100V (ali tako) toka preko LED z mikrokrmilnikom na nepovezanem IRC kanalu, so mi povedali o obstoju gonilnikov DS8880 za vakuumske fluorescenčne zaslone. Ti so kot nalašč za vaše delo, saj vzamejo 4 bite vhodnih podatkov BCD na števko in pretvorijo v 7-segmentne pogonske signale z vgrajenim in spremenljivim krmiljenjem toka do 1,5 mA. Testiranje je pokazalo, da je 1,5 mA idealno za to aplikacijo. Padec s 7 bitov na 4 bite na števko je pomenil tudi, da bi lahko za krmiljenje uporabil Arduino Nano ali Uno, saj je potrebnih le 13 nadzornih vrstic. (2 x 4 bit 0-9 kanalov, 1 x 3-bit 0-7 kanal in 1 x 2-bit 0-3 kanal)

Odločil sem se, da bom uporabil radijski signal MSF 60kHz, da bom Arduino spoznal čas dneva. To sem že z nekaj uspeha uporabil z uporabo sprejemnih modulov sprejemnikov, enega od njih sem imel pri roki. Vendar se zdi, da jih je trenutno težje najti, zato bi bilo morda lažje uporabiti modul WiFi, če bi kdo želel narediti svojo različico te ure.

Med preskušanjem sem ugotovil, da ima Arduino Nanos, ki sem ga imel, slabo bazo ur, nekaj ur sem čakal, da se sinhronizirajo, nato pa v obupu poskušal priključiti staro Duemilanove, ki se je v prvi minuti sinhronizirala in se navadil.

Za ustvarjanje 80V, potrebnih za pogon filamentov, sem uporabil pretvornik DC v DC. Na voljo je veliko, ki delujejo od 12V. Arduino lahko napaja z 12V in iz te logike ustvari priročno napajanje 5V. Toda na to dejstvo sem pozabil in kupil drago 5V vhodno. To je morda še vedno dobra izbira, kar pomeni, da bo ura med programiranjem tekla tudi iz USB -ja, dragi pretvornik pa ima 5kV izolirane izhode. (kar pomeni, da okvir 80V plava, kar znatno zmanjša tveganje udara)

LED diode so na voljo na eBayu, če jih želite pobrati, ni treba razbijati žarnic.

Nakupovalni seznam:

Samopretočna bakrena žica. 34 SWG (31 AWG / 0,22 mm) deluje.

Arduino

4 x gonilniki VFD DS8880

Vsaj 28 LED žarnic (vendar se zlahka zlomijo, zato si zagotovite vsaj 25% rezervnih delov)

DC-to-DC pretvornik

47µF 5V kondenzator

4.7nF 100V kondenzator

Material okvirja (uporabil sem 3 mm x 3 mm x 0,5 medenino z U-prerezom)

Nekakšna baza

Cianoakrilatno lepilo

DC vhodna vtičnica (ali USB, pritrjen na ploščo)

Sprejemni modul in antena 60kHz (ali podoben).

7-polna ohišja moških glav (in ustrezni sponki za stiskanje)

2. korak: Izvrtajte material okvirja

Okvir je izdelan iz 1-milimetrskega 3-milimetrskega medeninastega U-profila (debelina stene 0,5 mm) in ne predlaga nič lažjega od tega.

LED diode krmilijo stikala na spodnji strani. To pomeni, da je vsaka LED priklopljena na prevodni okvir pri 80V na anodi, nato pa izolirana žica vodi skozi okvir do krmilnih IC.

Okvir je treba izvrtati za žice. Odločil sem se, da bom izvrtal luknje pri pravilnem nagibu 10 mm in naredil majhno vodilo za nastavitev razmika. Utor na dnu drži kanal okvirja in zatič (imbus ključ na fotografiji) označuje obstoječo luknjo in omogoča vrtanje še dveh na izbranem razmiku.

Vrtalni pripomoček je tudi upogibni. Ima utor, ki preprečuje širjenje U-kanala med upogibanjem.

Uporabil sem luknje 1 mm, vendar bi bile verjetno manjše, kar bi olajšalo lepljenje.

3. korak: Upognite okvir

Natisnila sem predlogo za zunanji okvir in pozicioniranje LED. To je bilo prilepljeno na delovno mizo, nato pa sem medeninasto ogrodje previdno upognil, da se ujema.

Upogibi z odprto stranjo U na zunanjo stran so bili lahki, vendar ni bilo mogoče narediti notranjih ovinkov, ne da bi prelomili kanal, dokler nisem materiala žaril z gorilnikom. Po žarjenju je bilo treba nekoliko poravnati, zato je najbolje, da žarimo samo koščke, ki jih dejansko potrebujejo. Preprosto segrevajte z gorilnikom, dokler ne sveti dolgočasno in se ne segreje. Če bi šli predaleč in ga stopili, bi bilo nekoristno.

Enkrat je bil okvir pritrjen na predlogo.

Predlogo lahko najdete kot PDF tukaj. Če je natisnjen v merilu 1: 1 (ustreza papirju A3), je obod natančno 1 m, da ustreza dolžini materiala.

4. korak: Priključite LED

Najprej ugotovite, kateri konec LED je anoda (poveže se s pozitivno napetostjo). Na mojih LED diodah je to zaznamovala majhna luknja tik ob koncu plastične prevleke.

Vsi ti konci potrebujejo spajkanje na žice, ki so spajane na okvir. S svojim vzorcem ožičenja nisem povsem zadovoljen, zato se bom vzdržal kakršnih koli predlogov. Žice pobodite skozi izbrano luknjo, nekoliko potegnite in spajkajte. Nato odrežite presežek. Svoj Veropen sem uporabil kot razpršilnik in držalo za žico, deloma tudi zato, ker je bila to pravilna vrsta izolacije (tip, ki ga je mogoče spajkati brez odstranjevanja, znan kot "samopretok")

Nato lahko začnete graditi števke in pritrdite žice stikala (katode) s cianoakrilatnim lepilom na mestu, kjer prehajajo skozi luknje v okvirju. Prepričajte se, da pustite dovolj dolžine, da se zavijete okoli okvirja in v osnovo / krmilno omarico.

Žice lahko podpirate drug od drugega, da zaobite vogale in se izognete prehodu žic pred številkami. Spajajte jih, če so napajalne žice, lepite jih, če preklapljate žice. Vogali številk izgledajo tako, kot da se morajo žice dotikati, vendar jih je po potrebi enostavno izolirati.

5. korak: naredite podlago in okvirne noge

Naredil sem hrastovo podlago in za okvir na CNC stružnici obdelal medeninaste noge. Toda vse vrste škatel bi delovale, in 3D-natisnjene noge za okvir bi delovale dobro, sem prepričan.

Noge so pritrjene z vijaki M5 v luknjah, odmaknjenih od luknje v osrednjem okvirju. Vijaki se prilegajo v reže, obdelane na dnu. Žice prehajajo skozi iste reže. Reže omogočajo nastavitev razmika med nogami, da se določi napetost v žicah (do neke mere).

Eden od vijakov ima dodatno ušesce in žico za napajanje +80V napajanja iz medeninastega okvirja.

Datoteke STL za nosilec antene in nosilec za tiskano vezje so na mojem Githubu.

Korak 6: Naredite in preizkusite krmilno vezje

Načini izdelave nadzornega tiskanega vezja so obravnavani v prejšnjem navodilu.

Nisem delal po shemi, izmislil sem jo, ko sem šel naprej. Vendar sem po tem naredil shemo.

Format PDF ali KiCAD

Na tej shemi morda manjka nekaj napak, ki jih je skica Arduino kodirala, in morda ima dodatne napake, ki jih dejanska ura nima.

Pomembne točke, ki jih je treba upoštevati, je, da je DC-DC pretvornik priključen na V-vhodni priključek Arduina, logično napajanje in radijski sprejemnik pa na reguliran 5V. To pomeni, da lahko Arduino in pretvornik delujeta od katerega koli napajalnika do 12V, logika pa še vedno vidi le reguliranih 5V.

7. korak: Številke namestite na bazo in razvrstite vse žice

Z žicami, ki so začasno pritrjene na kanal z majhnimi koščki traku, lahko številne pramene speljemo do podstavka. Uporabil sem nastavljiv povečevalni pretvornik, da sem ugotovil, katera žica je katera. Najprej sem ga nastavil na napetost, ki bi samo prižgala ohlapno LED žarilno nitko, nato pa skozi izvrtino okvirja potisnil pozitiven izhod. Potem sem z dotikom odrezanega konca emajliranega konca bakrene žice na negativno napajalno žico iz pretvornika videl, kateremu segmentu ustreza vsaka led. Nato sem žico stisnil v zatič in delno vtaknil v priključek.

Sponke se ne stisnejo po stiskanju, zato jih je treba tudi spajkati, da se prebije izolacija emajla. Po spajkanju so bile zatiči potisnjeni vse do doma.

8. korak: utripajte Arduino

Skico Arduino najdete tukaj.

github.com/andypugh/LEDClock

Obstajata dve skici, ena za izvajanje ure in ena, ki preprosto poteka skozi številke od 0 do 9 na vsakem kanalu.

Ta preskusna skica vam bo omogočila, da ugotovite, katere glave v izhodnih zatičih je treba zamenjati in ali je treba zamenjati katero od podatkovnih vrstic BCD. (Če pogledate skico, boste videli, da sem moral zaradi pomanjkljivosti ožičenja zamenjati nekaj kanalov, to je bilo lažje popraviti v programski opremi).

9. korak: Počakaj v frustraciji na radijsko sinhronizacijo

Radijska ura mora dobiti celo minuto podatkov. Skica Arduino utripa osrednjo vrstico številke več deset ur, da odmeva dohodne radijske podatke, minute pa kažejo, koliko je prišlo do napačnih podatkovnih bitov. Če pride do 60, so dobri podatki in prikazan je čas.

V duhu popolnega razkritja je to simulacija. Zdelo se mi je, da ga lahko sinhronizira le, če ga napajam iz USB-ja svojega Mac-a in ko se nahaja nekje nefotogenično. V primeru resničnih podatkov so sekundni impulzi različne dolžine za kodiranje binarnega.

Obstaja tudi leni element (sveti, vendar je slabši od ostalih) LED sama je dobra. Bojim se, da bi prišlo do težav z gonilnikom, vendar bom najprej poskusil ožičenje emajliranega bakra. (pravzaprav bom verjetno uporabil dodatno žico)

10. korak: Dokončanje

Žice se lahko držijo v kanalu z dolžino ogoljene izolacije iz kakih 1,5 mm2 žice. Vendar pazite, da ne poškodujete tankih žic.

Izjava o omejitvi odgovornosti: Ne trdim, da sem prvi prišel na idejo o uporabi teh filamentov za uro, vendar sem do ideje prišel samostojno. Pri raziskovanju ustreznih voznikov sem našel to objavo iz leta 2015, ki prikazuje uro iz istih filamentov (čeprav se zdi, da je prilagodljiva, kar bi bilo veliko lažje).

Morda sem jih prvi v vesolju obesil na napajalne žice, vendar tudi na to ne bi stavil.