Levitirajuća LED lampa: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Jeste li se ikada poigrali magnetima i pokušali ih natjerati da levitiraju? Siguran sam da mnogi od nas jesu, i iako bi se moglo činiti mogućim, ako se postavi vrlo pažljivo, nakon nekog vremena shvatit ćete da je to nemoguće učiniti. To je zbog Earnshawove teoreme koja dokazuje da je nemoguće levitirati objekt samo feromagnetnim materijalima. Međutim, imamo zaobilazno rješenje. Umjesto magneta, levitrirat ćemo svjetiljku pomoću iluzije koja se naziva tenzerska gravitacija, čineći lampu koja izgleda kao da pluta!

Korak 1: Potrošni materijal

Za izradu ove lampe potrebni su različiti materijali:

Elektronika:

• Arduino Nano ploča
• Žice za kratkospojnike
• 24 LED prsten
• 9V baterija
• 9V konektor za bateriju

Dekorativni materijal:

• Karton (ili drvo, ako koristite lasersko rezanje)
• Linija za pecanje (svaka bi trebala raditi i pokušajte odabrati onu što je moguće transparentniju)

Ostali:

• Gumica
• Pištolj za vruće ljepilo
• Vruće ljepilo
• Oprema za lemljenje
• Velcro

Korak 2: Sastavite elektroniku

Prvo moramo sastaviti elektroničke dijelove. Ovo je jednostavno i može se izvesti u nekoliko koraka:

1. Lemite 9V konektor baterije na Arduino Nano ploču. Ovo može biti pomalo teško, ali je bitan dio uspjeha projekta jer nedovoljno energije koja se daje ploči uzrokuje da ne funkcionira ispravno. Spojite crvenu žicu na VIN pin, a crnu žicu u jedan od GND pinova na ploči.
2. Lemite igle na stražnju stranu LED prstena. Na ova 24 LED prstena obično postoje 4 mjesta za lemljenje, ali u ovom projektu koristit ćemo samo 3: DI, VCC i GND. Dio DO neće se koristiti u ovom projektu. Lemite ga žicom usmjerenom u prsten, jer će vanjska strana prstena biti skrivena iza komada papira, ali ako su kratkospojne žice lemljene u pogrešnom smjeru, virat će iz lampe.
3. Spojite žice na Nano. DI mora biti spojen na D5 pin, VCC spojen na 5V, a GND na GND, na LED prstenu, odnosno Arduino Nano.

I završili ste s elektronikom!

Korak 3: Tensegrity skulptura

Za ovaj projekt koristimo tensegrity, izraz koji se koristi za opisivanje čina korištenja napetosti kako bi se nešto zadržalo na mjestu. Ako samo želite stvoriti skulpturu, tada možete preuzeti datoteku Adobe Illustrator, napravljenu za lasersko rezanje, ili pogledati fotografiju i sami je izrezati u karton.

Ako želite razumjeti kako ovo funkcionira, nastavite čitati ispod!

Ova skulptura tensegrityja koristi ribarsku liniju kako bi izgledala više kao levitirajući objekt. Na označenoj fotografiji položaj svakog od 6 redaka je istaknut, u različitim bojama. Duže crvene boje sprječavaju pad vrha. Nazovimo to "strukturne linije". Zatim imamo plave linije, koje su mnogo kraće od crvenih, držeći gornji dio prema gore. Nazovimo to "linije levitacije".

U našoj skulpturi napetosti, levitacijske linije drže strukturu. Budući da se gornji dio želi pomaknuti prema dolje zbog gravitacije, linije za levitaciju moraju držati strukturu gore. Kada su pričvršćene, vrlo su napete, držeći gornji dio konstrukcije prema gore. Postoji jedna od njih na dvije od četiri strane skulpture, iako je u teoriji jedna dovoljna da zadrži strukturu.

Međutim, ako ste pokušali pričvrstiti samo linije levitacije, primijetit ćete da se lako prevrću. To je zato što je vrh pričvršćen sa samo dvije točke, što nije dovoljno za stabilnu strukturu. Zamislite klackalicu. Pričvršćen je jednom linijom, omogućavajući mu slobodno kretanje. U našem slučaju, gornji dio pričvršćen je s dvije točke, a dvije točke tvore liniju, pa je vrh naše skulpture napetosti, sa samo linijama levitacije, samo klackalica.

Tu se pojavljuju strukturne linije. Ove linije su također napete i drže strukturu na mjestu. Ako se vrh konstrukcije nagne u bilo kojem smjeru, strukturne linije u drugom smjeru držat će strukturu na mjestu, uzrokujući da struktura postane stabilna.

Iako izgleda kao magija, iza cijele skulpture postoji mnogo razloga!

Korak 4: Sastavljanje strukture

Sada je vrijeme za sastavljanje konstrukcije kako bi na nju bila pričvršćena svjetiljka. Ovaj dio je relativno jednostavan:

1. Pronađite osnovne dijelove. Oni su uvijek najveći kvadratni.
2. Stavite komade "ruke". Provjerite jesu li svi okrenuti u istom smjeru ako ih gledate sa strane. Ovo osigurava da će se tenzerska struktura moći sastaviti kako je predviđeno.
3. Stavite jedan od bočnih delova. To nam omogućuje da budemo sigurni da dio ruke nije previše gurnut unutra dok ga lijepimo i osigurava da se cijela baza konstrukcije može poravnati.
4. Sastavite ostatak konstrukcije. Komadi bi trebali točno sjesti na svoje mjesto, a uz malo lijepljenja završit ćete s gore prikazanim.

Nakon toga, vrijeme je da spojite ribarske linije sa strukturama.

1. Vrućim ljepilom zalijepite četiri komada ribarske niti na svaki od uglova jednog od dijelova konstrukcije. Uverite se da su sve iste dužine.
2. Zalijepite ribarsku liniju na odgovarajuće uglove na drugoj strukturi. Bilo mi je lakše lijepiti ako cijela konstrukcija leži, pa ne bih morao držati ruke.
3. Zalijepite "linije levitacije" na mjesto. Gurnite gornji i donji dio što je dalje moguće, nakon što se ljepilo ohladi, a između njih zalijepite posljednje dvije ribarske linije, povezujući krakove konstrukcije.

Ako ste uspjeli dovde, dobar posao! Većinu posla ste već obavili:)

Sada moramo sastaviti lampu. Ovaj dio je zaista jednostavan:

1. Zalijepite LED prsten na kružni komad "kotača" s dvije rupe u sredini. Uvjerite se da su plastični držači za kratkospojne žice potpuno unutar vanjskog kruga.
2. Zalijepite dva kružna komada zajedno. Zalijepite prvi komad "kotača" s kompletnim krugom s dvije rupe u sredini. Ovo čini vrh naše levitirajuće lampe.
3. Vežite bateriju za posljednji pravokutni komad. Ovaj komad ima rupu napravljenu za bateriju od 9V i povežite ga, zajedno s Arduino Nano pločom, gumicama. Ne zaboravite da ovdje ne koristite ljepilo: baterija će na kraju isprazniti i nećete imati što koristiti!
4. Uzmite komad papira B5 i zalijepite ga oko ruba svjetiljke. Ovo funkcionira poput sjenila za lampe, a također će blokirati gledatelje da vide ploču i bateriju u lampi.
5. Možete imati nešto što visi sa dna lampe. Na nekoliko svojih fotografija pokušao sam koristiti kratke, izrezane komade slame za stvaranje efekta lustera, ali sam ga kasnije izvadio jer mi je to smetalo na fotografijama. Možete biti kreativni sa onim što ovdje stavite!
6. Zalijepite vrh svjetiljke na posljednji dio kotača. Ponovno provjerite jesu li svi dijelovi ribolovne linije iste dužine.
7. Zalijepite čičak na vrh drugog kotača i na dno gornjeg dijela konstrukcije. Ovo će držati lampu na mestu dok levitira. Upotreba čička omogućuje vam da ga skinete i date novu bateriju kad vam zatreba.

Korak 5: Kodiranje

Evo sada zabavnog dijela: kodirajte kako želite da lampa izgleda! Ovdje sam koristio rotirajuće RGB svjetlo, ali slobodno stvorite što god želite i budite kreativni s njim!

Znam da sam svaki dio koda objasnio nezavisno u svom zadnjem uputstvu, ali ovaj put sam sva objašnjenja uključio u komentare koda. Dok istražujete kôd, imajte na umu ono što sam stvorio: rotirajuću duga lampu. Ako to objašnjenje nije bilo dovoljno dobro (ne znam kako drugačije da ga objasnim), uvijek se možete osvrnuti na video zapis na početku. Kôd možete vidjeti ispod ili ga preuzeti s donje veze Arduino Kreiraj web stranicu!

Arduino Kreiraj vezu

(Takođe, ako me dovoljno ljudi zamoli da detaljnije objasnim kôd, možda ću učiniti nešto po tom pitanju …)

Levitating_Lamp.ino

#include// uključuje biblioteku za korištenje LED prstena

#definePIN5 // pin na koji je LED prsten povezan

#defineNumPixels24 // broj piksela u prstenu. postoje prstenovi sa 8 LED dioda ili biste mogli koristiti LED traku s neopikselima. Samo zapamtite da navedete koliko LED dioda imate!

Adafruit_NeoPixel pikseli (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // proglašavamo svjetlosni objekt koji se naziva pikseli. Kod će se ovako odnositi na LED prsten.

#defineDELAYVAL20 // ovo odlučuje koliko dugo ploča treba čekati prije nego što se svjetla okrenu. Ako ovo smanjite, boje duge će se rotirati još brže.

int r [NumPixels]; // ovo je crvena vrijednost za sve LED diode

int g [NumPixels]; // ovo je zelena vrijednost za sve LED diode

int b [NumPixels]; // ovo je plava vrijednost za sve LED diode

constint diff = 31; // ovo postavlja vrijednost svjetline. Maksimalan broj je 31, ali bilo koji broj x gdje je 0 <x <32 će raditi.

/////// Postavite početni položaj svjetala ////////

voidsetLights () {

int R = 8*razlika, G = 0, B = 0; // početni položaj svih LED dioda

for (int i = 0; i <8; i ++, R- = diff, G+= diff) {

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;

}

}

/////// Dovršite postavljanje početnog položaja LED dioda ////////

voidsetup () {

pixels.begin (); // uključuje objekt piksela

setLights (); // postavljanje početnog položaja LED dioda

}

int idx = 0; // postavlja početni položaj rotacije LED diode

voidloop () {

/////// postavite boju svake od LED dioda ////////

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

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

pixels.show ();

}

/////// dovršite postavljanje boje LED dioda ////////

kašnjenje (DELAYVAL); // čekanje DELAYVAL milisekundi

idx ++; // pomjeranje rotacije LED dioda za jedan

idx%= 24; // mijenja vrijednost za 24. Ovo ograničava vrijednost idx na između 0 i 23, uključujući ovo

}

pogledajte rawLevitating_Lamp.ino hostirano sa ❤ od strane GitHub -a

Korak 6: Dovršite

Sada je vrijeme da uključite lampu, zalijepite čičak na strukturu i isključite svjetla: vrijeme je za prikazivanje. Slobodno unesite promjene koje želite i podijelite sa svijetom ono što ste stvorili ovim projektom!

Sretno i nastavite istraživati!