Naslovljive steklenice za mleko (LED osvetlitev + Arduino): 12 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

Iz steklenic za mleko iz osebne zaščitne opreme naredite lepe LED luči in jih upravljajte z Arduinom. Ta reciklira številne stvari, predvsem steklenice za mleko, in porabi zelo nizko moč: LED -diode očitno razpršijo manj kot 3 vate, vendar so dovolj svetle, da jih opazimo. Med drugim sem želel preveriti, ali bi lahko elektronska luč je bolj prijazna do človeka in večina vrtljivih krmilnikov je dober način za to. Osebne zaščitne steklenice so poceni, a estetsko prijeten način za razpršeno LED osvetlitev. Še posebej, če najdete lepe okrogle:) Preoblikovanje predmeta z LED osvetlitvijo ni le okolju prijazno, ampak tudi veliko bolj preprosto kot gradnja ohišja iz nič. Ker so LED diode majhne, jih lahko postavite skoraj kamor koli in ne proizvajajo veliko toplote, dokler so razpršene in delujejo pri pravilni napetosti. Ta navodila bodo obravnavala predvsem fizično načrtovanje in proizvodnjo, jaz pa domnevali boste, da imate osnovno znanje o ustvarjanju elektronskih vezij in LED razsvetljave. Ker se bodo natančne LED in napajalnik, ki ga uporabljate, verjetno razlikovali, se bom osredotočil le na osnove svojega vezja v smislu specifikacij. Prav tako vas bom poskušal opozoriti na koristne vire in razložiti več o mikrokrmilniku Arduino in kodi, ki jim pove, da delujejo v zaporedju. Elektronika osnovne LED osvetlitve je zelo preprosta, podobna osnovnošolski elektroniki, zato verjetno ne bo dolgo traja, da se sploh dvignete.

Korak: Orodja in materiali

Za izdelavo samih luči boste potrebovali: steklenice za osebno zaščitno opremo, pločevino iz 3 -milimetrskega prozornega akrilnega 2 -žilnega električnega kabla (ali pa bo ustrezna tudi žica zvočnika - lahko je precej lahka, saj bo trajala le približno 12 V in zelo malo toka, odvisno od tega, kako načrtujete vaše vezje. 2. korak morda bi jim želeli narediti tudi kakšno stanovanje. Poskusil sem na različne načine, da jih obesim, in se ustavil na upognjenem odseku PVC cevi, obešen s stropa z luknjami, izvrtanimi za kable. Poskusil sem jih tudi speti na strop. Prav tako jih lahko obesite skozi kos deske, nameščen na stropu, iz cevi ali celo naredite luknje v stropu, da prilagodite žice in jih napajate s podstrešja. Korak 5 prikazuje in govori o nekaterih od teh možnosti. Zgoraj je vse, kar potrebujete, da naredite nekaj luči, ki delujejo z osnovnim stikalom za vklop/izklop. Da bi jim omogočili naprednejše funkcije, kot sta bledenje ali zaporedje, boste potrebovali tudi veliko komponent, kot so tranzitorji in mikrokrmilnik: Arduino miniMini USB adapter za zgoraj ali FTDL USB na vodilo za glavo. prikazano spodaj, vendar več o njih in njihovem sodelovanju v 6. koraku. Obstaja tudi ohišje za stikalno omarico, ki je lahko karkoli želite. V japonski sobi v Britanskem muzeju sem videl čudovito okroglo zakramentno skrinjico, vendar mi je niso dovolili. Na koncu sem uporabil belo plastično škatlo za kartice Moo, ker se tako dobro ujema s temo:) S takšnim vezjem lahko vse vrste programov arduino programirate. Všeč mi je kinetična razsvetljava, vendar se mi zdijo utripajoče božične luči itd., Motne in mehanske. Njihova pravilnost in doslednost sta hladni in nezaželeni (za ustvarjanje naravoslovnega utripanja dobrih božičnih lučk je potrebno delo). Nočem ničesar bliskovitega (dobesedno). Želim en sam, analogni nadzor luči, ki se počuti zelo človeško, ki preprosto zaporedi način vklopa in izklopa. Koda za to, skupaj s številčnico za prijeten občutek in estetsko prijetnim aluminijastim gumbom, naredi to prijetno igračo.

Korak: Izrežite in izvrtajte Perspex

Najprej bomo izrezali nekaj plošč iz perspeksov, ki bodo šle v pokrove steklenic za mleko, nato pa izvrtamo luknje, skozi katere lahko namestimo LED in kabel. Pri uporabi rezalnika lukenj izvrtajte v kos lesa. Če med rezanjem pritisnete material na kaj takega, bo zadnji rob ostal čist. Mehki les vas tudi obvesti, ko ste prečkali pot, saj lahko resnično občutite, kako se svedri spreminjajo, ko doseže les. Ko so diski pripravljeni, naredite luknje v vseh pokrovih steklenic mleka, da se ujemajo s središčem luknje v perspexu. Prav tako morate izvrtati luknje za ožičenje in LED. Kaj točno počnete tukaj, je odvisno od vrste napajanja, ki ga boste uporabljali, in od tega, katera vezja želite povezati z njim. Moje uporabljajo tri LED -diode na luč, ki sem jih enakomerno razporedil po disku. Za prehod nog vsake LED -lučke potrebujete par lukenj in dve luknji, ki sta dovolj veliki, da skozi njivi kabla. (Glej sliko za pojasnila.) Za to nisem uporabil predloge ali česa drugega, to sem naredil samo na oko z baterijskim vrtalnikom, nekaj drobci in potrpljenjem. Občasno bi bili dve luknji nekoliko predaleč ali blizu drug drugemu za LED -nogice, a dokler ste previdni, ju lahko malce upognete. Če to še ni smiselno, ne skrbite, naslednji korak mora biti jasen.

Korak: Namestite LED

Zdaj vstavite LED diode skozi luknje in pazite na polarnost. V bistvu jih bomo verižno vezali, pri čemer bo vsaka negativna noga na eni LED priključena na pozitivno nogo na naslednji. Moj je 12V in moje LED diode imajo napetost naprej 3,3, zato je 9,9 voltov treh LED največ, kar lahko prenese moja oskrba. Potrebovali bodo tudi upor, ki bo pripeljal vezje do 12V. Vsekakor bi morali imeti na vsaki steklenički upor, ker če tega ne storite, bodo LED diode pregorele ali vsaj vroče (in svetlejše). To sem poskusil z zgodnjim prototipom in se je dovolj segrelo brez upora, da bi stopil OZO pokrovčka steklenice. S tem priročnim kalkulatorjem LED lahko ugotovite, kaj storiti s svojim vezjem: https://led.linear1.org/led.wiz Na sliki zaslona v tem koraku so natančno prikazane vrednosti, s katerimi sem delal, in nastalo vezje (upori so dodani v naslednjem koraku). Ko so vaše LED diode skozi luknje in ste prepričani, da je polarnost enaka pravilno, začnite zvijati kable skupaj, kot je prikazano v zaporedju slik za ta korak. Kabli, ki so najbližje luknjam za kable, ostanejo zviti, ker bodo spajani na kabel in ne med seboj. Prav tako sem poskrbel, da so vse te luči dosledne. Če gledamo navzdol, tok vedno teče na levi strani, nato v smeri urinega kazalca okoli LED, ki so ozemljene skozi levo luknjo.

4. korak: Spajkanje komponent

Zdaj moramo spajkati vse na svojem mestu. Najprej spajkajte vse vaše pare zvitih vodnikov skupaj, nato pa odrežite presežek. Nato razrežite dolžine električnega kabla in jih nato napeljite skozi luknje za kable, ki ste jih izvrtali v vsak disk. Zavijte kable okoli LED vodnikov, tako da bo (rjava) v dolgem (pozitivnem) vodilu LED niza. Zavijte baker okoli vodnikov, ga spajkajte na mestu in znova odrežite odvečni kabel. Kabel podvojite nazaj skozi osrednjo luknjo, nato potisnite pokrovček steklenice navzdol po vodi in čez disk. Na drugem koncu prilepite upor pravilne vrednosti (v mojem primeru 120 ohmov) na pozitivni kabel. Dolžina kablov je odvisna od tega, kako boste obesili luči. Kot lahko vidite na zadnji sliki tega koraka, sem se odločil za dokaj kratke dolžine upogiba, ker sem vedel, da jih bom povezal z daljšimi dolžinami in izdelal ohišja, ki bodo skrivala sklepe. Lažje je delati tudi z 12 krajšimi dolžinami in ne 12 veliko daljšimi.

5. korak: Stikala in ohišja

Na tej točki imate sklop luči, nameščenih v pokrovih steklenic za mleko in zasnovanih za delovanje z določenim napajalnikom. Steklenice OZO, ko jih odlepite in operete, se privijejo nazaj v pokrovčke in delujejo kot lepo videti difuzorji. naredite nekaj bolj zapletenega, na primer jih poganjajte z istim napajalnikom, pa tudi z mikrokrmilnikom, da bodo naredili zanimivejše stvari. Zaradi časovnih omejitev sem imel te luči okrog 18 mesecev kot prototip v različnih razvojnih fazah, in v tem času sem jih montiral na dva različna načina s tremi različnimi stikalnimi omaricami. Prav tako sem jih opremil z nekaj boljšimi LED diodami, ki so dajale nekoliko bolj modro svetlobo in so imele razpršena ohišja. Namesto da bi podrobno opisal vsak korak vsake ponovitve, sem v tem koraku dal izbor slik z opombami, ki ponazarjajo vsako od njih. ta navodila bodo obravnavala najnovejši (in najbolj kul) način, ki sem ga izbral za njihovo uporabo: vgrajen v plastično cev in individualno nadzorovan.

Korak 6: Mikrokontrola, komponente, odstranjevanje

Ok, super. Zdaj imamo delujoče luči za steklenice mleka. Toda nadzor on-off ni zelo zanimiv. Kaj pa zatemnitev in zaporedje? Za to potrebujemo mikrokrmilnik in uporabil bom Arduino. Za delo z njim bomo potrebovali tudi kup komponent, od katerih jih bom nekaj pobral in recikliral iz stare strojne opreme. precej novinec pri tovrstnih stvareh): https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimila In kupil enega od teh ter adapter USB, da bi bil v resnični luči: https://arduino.cc/en/ Main/ArduinoBoardMiniČe še niste slišali zanje, so Arduinos lepe majhne platforme za izdelavo prototipov, ki vam omogočajo, da se poceni učite o mikrokrmilnikih. Programski jezik, ki jim je povedal, kaj naj naredijo, je tudi precej dostopen. Na spletnem mestu Arduino je veliko referenc in kup dobrih vaj za začetnike na ravni Limorja Friedmana: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/Tako sem moram preoblikovati svoje vezje, bolj zapleteno za namestitev arduino mini. Želim, da jih lahko vklopi in izklopi glede na odčitke z rotacijskega potenciometra, kar pomeni vključitev tranzistorjev v vezje, da se arduino sproži kot stikala. Arduino deluje tudi pri 5V, zato bom moral iz obstoječega 12V izvesti regulirano napajanje 5V, razen če uporabljam dve stenski bradavici. LM317T ustreza računu; z uporabo le nekaj uporov (podrobneje pozneje) lahko dobim, da potisne pravo količino napetosti za arduino. Tukaj je nekaj referenc o LM317T: https://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htm Vključil sem nekaj slik spodnjih komponent, ki bodo dejansko tvorile precej preprosto vezje. Priložil sem tudi nekaj fotografij starega ojačevalnika, ki sem ga dobil z lokalnega trga za 2 kilograma. Ima čudovite aluminijaste gumbe, ki bi najverjetneje stali več kot 2 kilograma, in cel kup lepih potenciometrov in debelih stikal za zagon. Odstranjevanje stare opreme vam lahko prinese nekaj res lepih starih komponent za skoraj nič. Nekaj nasvetov si oglejte na fotografijah.

7. korak: Tranzistorsko vezje

Ne morem samo preklopiti luči skozi arduino, ker delujejo na 12v, Arduino pa na 5v. Tranzistorji mi omogočajo, da uporabim manjši tok za vklop in izklop veliko večjega, ne da bi ocvrl Arduino. Ko sem prvič ločil ožičenje za luči, sem vsako žico označil s številko, saj sem vedel, da se bom vrnil k njim Ker uporabljam tranzistorje NPN, ki gredo na ozemljitev vezja, bom moral ločiti vse te kable in začeti spajati +12v skupaj. Z uporabo zvočniške žice sem se držal konvencije, da bo črna črtasta stran vsakega para živa, medtem ko bo navadna zemlja. Sklepanje in držanje takšnih konvencij je pomembno, da se pozneje ne izgubite. Moj namen je bil, da ga zapečatim z belim trakom, z ožičenjem in arduinom v notranjosti, vendar je to šlo nekoliko narobe, kot boste videli kasneje. Najprej sem preizkusil svoje vezje. Tranzistor ima tri zatiče: kolektor, napetostni izhod in bazo. Osnova je tista, s katero se bo Arduino pogovarjal preko 1K upora, zbiralnik bo vzel tok iz ozemljitvene povezave, napetost pa bo šla na zemljo. Test deluje. Več informacij o uporabi tranzistorjev z Arduinosom tukaj: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (Upoštevajte upor 1K med Arduinom in tamkajšnjim osnovnim zatičem) tukaj je primer za tranzistorje: https:// www.mayothi.com/transistors.html Torej v bistvu:

• Spajate upore na osnove tranzistorskih zatičev
• Ločeno ozemljitveno povezavo za vsako luč in številko, tako da ju lahko hranite v razumljivem vrstnem redu.
• Spojite vse napete povezave za luči skupaj, ko se končajo, toplotno prekrijte spoje (To je res pomembno, saj bodo žice zapakirane nazaj v cev, če bi jih zapakirali, bi bilo preveč verjetno, da bi jih pri kratki svetlobi izklopili, če niso bili ustrezno izolirani). Spojke zgradite na eno samo povezavo za +12v.
• Spojite zbiralnik vsakega tranzistorja na ozemljitveno povezavo vsake luči in ga toplotno privijte.
• S kratkimi deli žice povežite vse oddajnike tranzistorjev in jih povežite v eno samo ozemljitveno povezavo.

Nato bodo povezani za komunikacijo.

8. korak: komunikacijski kabli

Odrežite in odstranite 12 kablov za spajkanje na uporih na osnovnih zatičih tranzistorjev. To bodo kabli, ki jih arduino uporablja za pogovor s tranzistorji. Ne pozabite na vročino. Ko so kabli nameščeni, jih spajkajte v vtičnice, da se prilegajo zatiči na Arduino Mini. Za preklapljanje tranzistorjev sem uporabil nožice 4 - 13 in nožice AD0 (14) in AD1 (15) kot 12 izhodnih zatičev. Izhod za Arduino Mini najdete tukaj: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMini Če spajate svoje komunikacijske žice v vtičnice v pravilnem vrstnem redu, se morajo priključiti naravnost v arduino in delovati kot namenjen … moj je naredil. Uf. Ko so vtičnice dokončane, jih zaenkrat napeljite skozi konec cevi, skupaj z napetostjo in ozemljitvenimi spoji, ki ste jih prej spojili. Če imate okrog glave rezervne zatiče, olajšajo uporabo krokodilskih sponk za preverjanje, ali vse še deluje. Arduinu lahko poveš, naj ves čas nastavi en sam pin, nato pa z enim vodilom dotakni zatič za vsako luč.

9. korak: Regulacija napetosti

Ker luči delujejo iz 12 -voltnega napajanja, mora biti za arduino regulator napetosti spuščen na 5v. Vnesite LM317T, ki daje izhodno napetost, odvisno od uporov, s katerimi ga povečate. Razlika med vhodom in izhodom se izgubi kot toplota, zato včasih te IC potrebujejo hladilnik. Tukaj je vadnica o LM317: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.htmland tukaj je priročen kalkulator: https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/Ko sem našel prave vrednosti, da izklopim 5V za Arduino, sem spajkal, hladilnik in preizkusil. 5.07v prihaja, ni slabo. Zdaj vem, da deluje, lahko ga spajkam v glavni sveženj ožičenja, pri čemer vzamem 12v, grem na zemljo in imam tretji izhod, ki bo šel na arduino. Zaženem drugo vtičnico za glavo in nanjo postavim 5v linijo, ki ustreza 5v pin na arduinu. Na isto vtičnico priključim tudi ozemljitev iz arduina. Skoraj vedno ga preizkusim.

10. korak: Programiranje

Najprej moram napisati kodo, s katero bom preizkusil, in da jo naložim v Arduino, moram priklopiti nekaj ploščic za povezavo USB adapterja z Arduino Mini. Oglejte si vodnik po Arduino mini tukaj: https:// arduino. cc/sl/Guide/ArduinoMinia in pinout za vmesnik USB tukaj: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBA Ko preizkusim utripajoče sekvence s kodo itd., se odločim za nekaj podobnega odpravljeni in spremenjeni kodi na konec tega navodila. Opazite tudi, kako so krokodilski posnetki bolj natančni, več je spajkanja. To je nekako zadovoljivo in tudi zelo vredno je preveriti, ali vsaka luč še vedno deluje na vsaki stopnji. Edino na koncu testiranja vas bo zmedlo in ne boste vedeli, kje začeti, če imate težave.

11. korak: Kabli in stikalna omarica

Zdaj pa kontrole. Ker želim, da so krmilniki ločeni od luči, bom potreboval nekaj kabla. Vezje potrebuje priključke pod napetostjo in ozemljitvijo, potenciometer pa tri povezave. Eden od teh bo v živo iz Arduina, eden s povezavo z analognim zatičem, ki ga bo arduino uporabil za branje lonca. Druga je ozemljitev, kar pomeni, da potrebujem samo štiri jedra, ki gredo do svetlobe. Ker nimam nobenega štirižilnega kabla, zvijem skupaj dve dolgi žici zvočnika. Ni popolno, a ni slabo. To lahko preprosto storite, kot je prikazano na spodnjih fotografijah, tako da zavežete konce dveh dolžin kabla z zadrgo, en konec postavite pod nekaj dovolj težkega, da ga lahko držite, nato pa sami spletete kable. prazna bela plastična škatla za moo kartico, ki jo imam že kar nekaj časa. Nekatere komponente, na primer vtičnica, so prav tako reciklirane iz prejšnjih projektov. Končni pokrovček in nekaj zadrg bodo služili kot lajšanje napetosti na svetlem koncu kabla. Z odstranitvijo enega para, ne pa tudi drugega, ko sta prepletena, jih je lažje prepoznati. Eden od odstranjenih se bo ozemljil na potenciometru v stikalni omarici, eden bo šel na +12v pri vtičnici. Druga dva bosta signalni žici, povezani z drugimi nožicami na loncu. Na drugem koncu bo eden od teh šel na analogni pin, ki ga koda pove arduinu, naj odčita, in eden na +5v. Spet so se vse toplote skrčile, ko so na mestu. Slike bi vam morale bolje pokazati, kako sem naredil stikalno omarico, ki se je skoraj katastrofalno zmotila. Najprej sem ga poskusil zlepiti in zdi se, da je plastika neprepustna za superlepilo … na koncu sem ga razvrstil tako, da sem v škatli uporabil nekaj gumijastih blazinic, nato pa privijal nekaj vijakov za ohišje računalnika, čeprav so vse plasti škatle držale jih združite in lonec držite na mestu. Vtičnica je potrebovala tudi vezico z zadrgo, saj nisem imela nobenih matic, ki bi pritrdile navoj.

12. korak: Zaporedna svetloba

Dokončano! Več fotografij in video posnetkov, koda pa je priložena spodaj. Izkazalo se je, da je ožičenje preveliko, da bi se vse vrnilo v cev, kar je žal. To pomeni, da LM317 in arduino štrlita z vrha cevi, ker je tako polna žic in komponent. Nadaljnje zatiranje jih je povzročilo, da se obnašajo neredno, zato jih bom pustil zunaj. Ker bo visel s stropa, dvomim, da bodo še posebej opazni. Vseeno bi si želel, da bi prišel do rešitve, ki bi ostala lepa in hkrati prilagodila vsa vezja. Ne glede na to, deluje tako, kot si želim. Preprost analogni nadzor se počuti prijetno človeško. Opazite v kodi, da številke, pri katerih se stvari vklopijo in izklopijo, nimajo enotnih razlik? To je zato, ker se je izkazalo, da je lonec, ki sem ga uporabil, namesto linearnega, zato je enakomerna porazdelitev pragov povzročila, da so bile vse dejavnosti zdrobljene na enem koncu poti lonca.

Prva nagrada v Epilog Challengeu