Interaktivna LED lampa - Struktura napetosti + Arduino: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovaj komad je lampa koja reaguje na kretanje. Dizajnirana kao skulptura minimalne tenzerske svjetlosti, svjetiljka mijenja svoju konfiguraciju boja kao odgovor na orijentaciju i kretanje cijele strukture. Drugim riječima, ovisno o svojoj orijentaciji, svjetiljka se okreće u određenu boju, svjetlinu i način osvjetljenja.

Kada se ikosaedar okreće (oko svoje osi), on odabire vrijednost iz virtualnog sfernog birača boja. Ovaj birač boja nije vidljiv, ali se prilagođavanja boja događaju u stvarnom vremenu. Tako možete otkriti gdje se svaka boja nalazi u prostoru, dok se igrate s komadom.

Ikosaedrički oblik pruža 20 prednjih ravnina, a tenzerska struktura daje 6 dodatnih stajališta. Ovo pruža ukupno 26 mogućih boja kada lampa leži na ravnoj površini. Ovaj broj se povećava kada okrenete lampu u zrak.

Sistemom upravlja Pro Trinket povezan sa troosnim akcelerometrom. Svjetlost osiguravaju RGBW LED trake koje mogu pojedinačno kontrolirati vrijednost boje i svjetline bijele boje. Cijeli krug, uključujući mikroprocesor, senzore i sistem osvjetljenja radi na 5V. Za napajanje sistema potreban je izvor do 10A.

Spisak glavnih elemenata koji se koriste u lampi su sledeći:

- Adafruit Pro Trinket - 5V

- Adafruit LIS3DH troosni akcelerometar

- Adapruit NeoPixel digitalna RGBW LED traka - bijela PCB 60 LED/m

- Prekidačko napajanje 5V 10A

Ova lampa koja reaguje na kretanje je prva verzija ili prototip dužeg ličnog projekta. Ovaj prototip je napravljen od recikliranih materijala. Kroz proces projektiranja i izgradnje učio sam iz uspjeha i grešaka. S tim na umu, sada radim na sljedećoj verziji koja će imati inteligentniju strukturu i robusniji softver.

Želim se zahvaliti LACUNA LAB zajednici na pomoći, idejama i sugestijama tokom razvoja projekta.

moj rad možete pratiti na: action-io / tumblraction-script / github

Korak 1: Ideja

Ovaj projekt je rezultat nekoliko ideja s kojima sam se igrao u glavi neko vrijeme.

Od početka, koncept se promijenio, početni projekt se razvio i dobio stvarni oblik.

Početni pristup bio je interes za geometrijske oblike kao sredstvo interakcije. Zbog svog dizajna, više poligonalnih strana ove svjetiljke služe kao metoda unosa.

Prva ideja bila je upotreba dinamičkog sistema za prisiljavanje kretanja ikosaedra. To je moglo kontrolirati interaktivna aplikacija ili korisnici društvenih medija.

Druga mogućnost bila bi da unutarnji mramor ili lopta pritisnu različite tipke ili senzore i na taj način generiraju nasumične unose dok se komad pomiče.

Struktura napetosti nastala je kasnije.

Ova metoda izgradnje me fascinirala: način na koji se dijelovi konstrukcije međusobno održavaju uravnoteženim. Vizuelno je vrlo ugodan. Čitava struktura je samouravnotežena; komadi se ne dodiruju direktno. Zbir svih napetosti stvara djelo; fantastično je!

Kako se početni dizajn mijenjao; projekat napreduje.

Korak 2: Struktura

Kao što sam već spomenuo, ovaj prvi model napravljen je od recikliranih materijala koji su trebali biti odbačeni.

Drvene daske koje sam uzeo sa rešetkastog kreveta našao sam na ulici. Zlatni ukrasi bili su dio kraka stare lampe, a čepovi za gumice su kancelarijske kopče.

U svakom slučaju, konstrukcija konstrukcije je prilično jednostavna, a koraci su isti kao u bilo kojoj napetoj igri.

Ono što sam uradio sa pločama je da ih okupim, u dvije grupe. Pravljenje "sendviča" sa zlatnim odstojnicima, ostavljajući prazninu kroz koju će svetla sijati.

Dimenzije projekta su potpuno promjenjive i ovisit će o veličini strukture koju želite napraviti. Drvene šipke sa slika ovog projekta dugačke su 38 cm i široke 38 mm. Razmak između ploča je 13 mm.

Drvene ploče su isječene na isti način, brušene (kako bi se uklonio stari sloj boje), a zatim perforirane na oba kraja.

Zatim sam ploče obojio rustikalnim tamnim lakom. Za spajanje komada koristio sam šipku s navojem od 5 mm, izrezanu na dijelove od 5 cm i 5 mm sa čvorom sa svake strane.

Zatezači su crvene gumice. Za pričvršćivanje gume na šipke napravio sam malu rupu kroz koju sam prošao traku, a zatim je zaglavio čepom. To sprječava slobodno kretanje ploča i pomicanje konstrukcije za demontažu.

Korak 3: Elektronika i svjetla

Konfiguracija elektroničkih komponenti dizajnirana je za održavanje istog napona, logičkog i napajanja u cijelom sistemu pomoću 5V.

Sistemom upravlja Pro Trinket povezan sa troosnim akcelerometrom. Svjetlo osiguravaju RGBW LED trake koje mogu pojedinačno kontrolirati boje i vrijednosti svjetline bijele boje. Cijeli krug, uključujući mikroprocesor, senzore i sistem osvjetljenja radi na 5V. Za napajanje sistema potreban je izvor do 10A.

Pro Trinket 5V koristi čip Atmega328P, koji je isti čip jezgre u Arduino UNO. Takođe ima gotovo iste pinove. Stoga je zaista korisno kada želite unijeti svoj UNO projekt u minijaturizirane prostore.

LIS3DH je svestrani senzor, može se konfigurirati za čitanje u +-2g/4g/8g/16g, a donosi i dodir, dvostruki dodir, orijentaciju i otkrivanje slobodnog pada.

NeoPixel RGBW LED traka može zasebno upravljati bojom nijanse i intenzitetom bijele boje. Sa namjenskom bijelom LED diodom, ne morate „zasićivati sve boje da biste imali bijelo svjetlo, ona vas također čini bijelom čistijom i svjetlijom, a povrh toga štedi energiju.

Za ožičenje i povezivanje komponenti odlučio sam proći kabel i stvoriti utičnice s muškim i ženskim pinovima koristeći presove i kućišta konektora.

Spojio sam dranguliju na akcelerometar, bacio SPI sa zadanom konfiguracijom. To znači da spojite Vin na napajanje od 5V. Spojite GND na zajedničko napajanje/uzemljenje podataka. Spojite SCL (SCK) pin na Digital #13. Spojite SDO pin na Digital #12. Spojite SDA (SDI) pin na Digital #11. Spojite CS pin Digital #10.

LED traka kontrolira se samo jednim pinom, koji ide na #6, a uzemljenje i 5v ide izravno na adapter za napajanje.

Sva dokumentacija koja vam može zatrebati naći ćete, detaljniju i bolje objašnjenu na stranici adafruit.

Napajanje je spojeno na ženski istosmjerni adapter koji istovremeno napaja mikrokontroler i LED traku. Također ima kondenzator za zaštitu kola od nestabilne struje u trenutku "uključivanja".

Lampa ima 6 svjetlosnih šipki, ali LED trake dolaze u jednom dugačkom pojasu. LED traka je prerezana u dijelovima od 30 cm (18 LEDS), a zatim zavarena muškim i ženskim 3 pinova za modularno povezivanje s ostatkom kola.

Za ovaj projekt koristim napajanje 5v - 10A. No, ovisno o broju LED dioda koje trebate, morat ćete izračunati struju potrebnu za napajanje sistema.

U cijeloj dokumentaciji ovog dijela možete vidjeti da LED ima 80mA izvučenih po LED -i. Koristim ukupno 108 LED dioda.

Korak 4: Kôd

Shema funkcionira vrlo je jednostavno. Akcelerometar pruža informacije o kretanju na osi x, y, z. Na osnovu orijentacije, RGB vrijednosti LED se ažuriraju.

Rad je podijeljen u sljedeće faze.

• Očitajte sa senzora. Jednostavno koristite api.
• Trigonometrijom riješite vrijednosti "roll and pitch". U ovom dokumentu Marka Pedleya možete pronaći mnogo više informacija.
• Nabavite odgovarajuću boju u odnosu na vrijednosti rotacije. Za to se okrećemo vrijednosti 0-360 RGB pomoću funkcije konverzije HSL - RGB. Vrijednost visine tona koristi se na različitim mjerilima za regulaciju intenziteta bijelog svjetla i zasićenja boje. Suprotne hemisfere sfere za odabir boja potpuno su bijele.
• Ažurirajte tampon svjetla koji pohranjuje informacije o pojedinačnim LED bojama. Ovisno o tim informacijama, međuspremnik će stvoriti animaciju ili će odgovoriti komplementarnim bojama.
• Na kraju pokažite boje i osvježite LED diode.

U početku je ideja bila stvoriti sferu boja u kojoj možete birati bilo koju boju. Postavljanje kotača u boji na meridijanu i prema naprijed tamne i svijetle tonove.

Ali ideja je brzo odbačena. Budući da LED diode stvaraju različite tonove, isključuju i brzo pale svaku rgb LED, kada im se daju niske vrijednosti za predstavljanje tamnih boja, LED diode daju vrlo loše performanse i možete vidjeti kako počinju bljeskati. Zbog toga tamna hemisfera sfere boja ne može pravilno funkcionirati.

Tada sam došao na ideju da dodijelim komplementarne boje trenutno odabranom tonu.

Dakle, jedna hemisfera bira monokromatsku vrijednost boje kotača od 50% osvjetljenja 90 ~ 100% zasićenja. U međuvremenu, druga strana bira gradijent boje s iste pozicije boje, ali dodaje, s druge strane gradijenta, svoju komplementarnu boju.

Očitavanje podataka sa senzora je neobrađeno. Može se primijeniti filter za ublažavanje buke i vibracija same svjetiljke. Za sada mi je zanimljiv jer izgleda analognije, reagira na svaki dodir i treba mu sekunda da se potpuno stabilizira.

Još uvijek radim na kodu i dodajem nove funkcije i optimiziram animacije.

Najnovije verzije koda možete provjeriti na mom github računu.

Korak 5: Zaključak

Konačna montaža je prilično jednostavna. Zalijepite silikonski poklopac LED traka s dva komponentna epoksidna ljepila u šipke i spojite 6 dijelova u nizu jedan iza drugog.

Učvrstite točku na kojoj želite pričvrstiti komponente i pričvrstite mjerač ubrzanja i pro sitnicu na drvo. Koristio sam plastične odstojnike za zaštitu dna igala. Adapter za napajanje je pravilno pričvršćen između prostora šipki s više epoksidnog ljepila. Dizajniran je tako da pristaje i sprječava njegovo pomicanje pri okretanju svjetiljke.

Zapažanja i poboljšanja

Kroz razvoj projekta pojavile su se nove ideje o načinima rješavanja problema. Također sam shvatio neke nedostatke u dizajnu ili dijelove koji se mogu poboljšati.

Sljedeći korak koji bih želio poduzeti je poboljšanje kvalitete proizvoda i završne obrade; uglavnom u strukturi. Dolazim s sjajnim idejama o boljim strukturnim područjima koja su još jednostavnija, uključujući tenzore kao dio dizajna i skrivajući komponente. Ova struktura će zahtijevati snažnije alate poput 3D pisača i laserskih rezača.

Još uvijek čekam način da sakrijem ožičenje duž strukture. I raditi na efikasnijoj potrošnji energije; da biste smanjili potrošnju kada lampa dugo radi i ne menja osvetljenje.

Hvala vam što ste pročitali članak i vaše zanimanje za moj rad. Nadam se da ste naučili iz ovog projekta koliko i ja.