LED sat sa žarnom niti u stilu "Charlotte's Web": 10 koraka (sa slikama)

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

Otkad sam prvi put vidio LED žarulje sa žarnom niti razmišljao sam da su žarne niti za nešto dobre, ali prošlo je do zatvaranja lokalne prodavaonice elektroničkih dijelova da kupim neke žarulje s namjerom da ih razbijem da vide šta mogu učiniti sa nitima.

Nije trebalo dugo da se odluči da će napraviti zanimljiv sat i da će biti jako zabavno lebdjeti segmente u zraku okačene samo pomoću svojih žica za napajanje.

Djelomično kroz njegovu izgradnju shvatio sam da neobično podsjeća na paučinu s ispisom iz knjige "Charlotte's Web"

Imajte na umu da ovaj uređaj ima 80V na golom metalnom okviru. No, upotreba izolacijskog DC-DC pretvarača i napajanja znači da je moguće dodirnuti okvir i ne doživjeti šok. Ili barem nisam.

Korak 1: Potrebni dijelovi

Moji su eksperimenti pokazali da LED -ima treba oko 55 volti da zasvijetle i svijetle punom snagom oko 100V. U upotrebi su raspoređeni u serijske parove za tržišta 230V / 240V i čiste paralele za tržišta 110V. U poklopcu lampe postoji neka vrsta kontrolera, ali odlučio sam da to ne pokušavam ponovo koristiti jer sam želio da vlakna svjetlije svjetlije svjetlije. Potpuno svijetao LED sat bio bi bolan za čitanje. 7-segmentnom satu za prikaz potrebno je 27 kontrolnih linija, a u početku sam namjeravao koristiti Arduino Mega. Međutim, kada sam raspravljao o kontroli 100V (ili tako nešto) struje kroz LED diode s mikrokontrolerom na nepovezanom IRC kanalu, rečeno mi je o postojanju čipova upravljačkog programa DS8880 za vakuumske fluorescentne zaslone. Oni su savršeni za obavljeni posao jer uzimaju 4 bita BCD ulaznih podataka po znamenci i pretvaraju se u 7 segmentne pogonske signale s ugrađenom i promjenjivom kontrolom struje do 1,5mA. Testiranje je pokazalo da je 1,5mA idealno za ovu aplikaciju. Pad sa 7 bita na 4 bita po znamenci također je značio da bih mogao koristiti Arduino Nano ili Uno za kontrolu jer je potrebno samo 13 kontrolnih linija. (2 x 4 bitna 0-9 kanala, 1 x 3-bitna 0-7 kanala i 1 x 2-bitna 0-3 kanala)

Odlučio sam upotrijebiti radio signal MSF 60 kHz kako bih Arduino znao doba dana. Ovo sam već ranije s određenim uspjehom koristio koristeći spremne module prijemnika, od kojih sam jedan morao imati pri ruci. Međutim, čini se da ih je trenutno teže pronaći, pa bi bilo lakše koristiti WiFi modul ako neko želi napraviti svoju verziju ovog sata.

Tijekom testiranja otkrio sam da su svi Arduino Nanos svi imali lošu bazu sati, proveo sam sate čekajući da se sinhroniziraju, a zatim sam u očaju pokušao uključiti staru Duemilanove, koja se sinkronizirala u prvoj minuti i navikla.

Za stvaranje 80V potrebnih za pogon filamenata koristio sam DC -DC pretvarač. Postoji mnogo dostupnih koji rade od 12V. Arduino se može napajati sa 12V i iz toga stvara logično napajanje od 5V. Ali zaboravio sam ovu činjenicu i kupio skupo 5V ulazno. Ovo bi i dalje mogao biti dobar izbor, što znači da će sat raditi i sa USB -a tokom programiranja, a skupi pretvarač ima 5kV izolirane izlaze. (što znači da okvir od 80 V pluta, što značajno smanjuje rizik od šoka)

LED diode su dostupne na eBay -u, nije potrebno lomiti sijalice da biste ih ubrali.

Lista za kupovinu:

Samotečuća bakrena žica. 34 SWG (31 AWG / 0,22 mm) radi.

Arduino

4 x DS8880 VFD upravljački programi

Najmanje 28 LED niti (ali se lako lome, pa nabavite najmanje 25% rezervnih dijelova)

DC-to-DC pretvarač

47µF 5V kondenzator

4.7nF 100V kondenzator

Materijal okvira (koristio sam 3 mm x 3 mm x 0,5 mesing U-presjeka)

Neka vrsta baze

Cijanoakrilatno ljepilo

Ulazna DC utičnica (ili USB na ploči)

60kHz (ili sličan) prijemnički modul i antena.

7-polna kućišta muških zaglavlja (i odgovarajući terminali za presovanje)

Korak 2: Izbušite materijal okvira

Okvir je napravljen od 1m dužine 3 mm od mesinganog U-presjeka (debljina zida 0,5 mm) i ne bi sugerirao ništa lakše od toga.

LED diodama upravljaju prekidači sa niske strane. To znači da je svaka LED dioda spojena na vodljivi okvir na 80V na anodi, a zatim izolirana žica vodi kroz okvir do upravljačkih IC -ova.

Okvir treba izbušiti za žice. Odlučio sam izbušiti rupe na pravilnom koraku od 10 mm i napravio malu vodilicu za postavljanje razmaka. Žlijeb na dnu drži kanal i okvir (klin (imbus ključ na fotografiji)) indeksira postojeću rupu i dopušta bušenje još dva na odabranom razmaku.

Šablona za bušenje služi i za savijanje. Ima utor za sprečavanje širenja U-kanala tokom savijanja.

Koristio sam rupe od 1 mm, ali manje bi vjerovatno bile bolje, što bi olakšalo lijepljenje.

Korak 3: Savijte okvir

Odštampao sam predložak za vanjski okvir i LED pozicioniranje. Ovo je zalijepljeno na radnu površinu, a zatim sam pažljivo savio okvir od mesinga kako bi odgovarao.

Zavoji s otvorenom stranom U prema van bili su laki, ali nije bilo moguće izvesti unutrašnje savijanje bez lomljenja kanala sve dok materijal nisam žario gorionikom. Nakon žarenja bilo je potrebno malo ispravljanja, pa je najbolje žariti samo komade kojima je to zaista potrebno. Jednostavno zagrijte sa gorionikom dok ne zasvijetli tupo i ne zagrije. Otići predaleko i otopiti ga bilo bi beskorisno.

Jednom za oblikovanje okvir je zalijepljen ljepljivom trakom do predloška.

Predložak možete pronaći kao PDF ovdje. Ako se štampa u razmeri 1: 1 (stane na papir formata A3), onda je perimiter tačno 1 m da odgovara dužini materijala.

Korak 4: Uključite LED diode

Prvo utvrdite koji je kraj LED diode anoda (povezuje se s pozitivnim naponom). Na mojim LED diodama to je obilježila mala rupa tik do kraja plastičnog premaza.

Za sve ove krajeve potrebno je lemljenje žica koje su lemljene na okviru. Nisam sasvim zadovoljan svojim uzorkom ožičenja, pa ću se suzdržati od davanja bilo kakvih prijedloga. Provucite žice kroz rupu koju ste odabrali, povucite je malo čvrsto i lemite na mjestu. Zatim odrežite višak. Koristio sam svoj Veropen kao dozator i držač za žicu, dijelom i zbog toga što je to bila ispravna vrsta izolacije (tip koji se može lemiti bez skidanja, poznat kao "samofluksiranje")

Zatim možete započeti s izgradnjom znamenki, učvršćujući žice prekidača (katode) cijanoakrilatnim ljepilom na mjestu gdje prolaze kroz rupe na okviru. Pazite da ostavite dovoljno duljine kako biste se okrenuli cijelim okvirom do okvira i do baze / upravljačke kutije.

Možete podupirati žice jednu od druge kako biste dobili zaobljene uglove i izbjegli prolaz žica ispred znamenki. Lemite ih ako su u pitanju žice za napajanje, zalijepite ih ako prebacite žice. Uglovi znamenki izgledaju kao da se žice moraju dodirnuti, ali kad je potrebno, lako ih je držati izolirane jedna od druge.

Korak 5: Napravite podnožje i okvirne noge

Napravio sam hrastovu podlogu i obradio mesingane nožice za okvir na svom CNC tokarilici. Ali bilo koja vrsta kutije bi bila dovoljna, a 3D štampane nožice za okvir dobro bi radile, siguran sam.

Noge se drže pritisnutim vijcima M5 u otvorima sa navojem udaljenim od rupe na središnjem okviru. Vijci se uklapaju u utore obrađene u podnožju. Žice prolaze kroz iste proreze. Utori omogućuju podešavanje razmaka nogu radi podešavanja napetosti žica (u određenoj mjeri).

Jedan od vijaka dodatno ima ušicu i žicu za napajanje +80V napajanja od mjedenog okvira.

STL datoteke za nosač antene i nosač za PCB nalaze se na mom Githubu.

Korak 6: Napravite i testirajte kontrolnu ploču

Načini izrade kontrolnog PCB -a opisani su u prethodnom uputstvu.

Nisam radio po shemi, izmišljao sam je usput. Međutim, napravio sam shemu nakon činjenice.

PDF format ili KiCAD

Ovoj shemi možda nedostaju neke greške koje je Arduino skica zaokružila i mogu imati dodatne greške koje nedostaju stvarnom satu.

Važne stvari koje treba imati na umu je da DC-DC pretvarač treba biti spojen na V-ulaznu pinu Arduina, a logičko napajanje i radio prijemnik treba biti spojeni na reguliranih 5V. To znači da Arduino i pretvarač mogu raditi od bilo koje PSU do 12V, a logika i dalje vidi samo reguliranih 5V.

Korak 7: Montirajte znamenke na bazu i sortirajte sve žice

Uz žice koje su privremeno pričvršćene za kanal s malim komadima trake, mnoge niti mogu se provesti do baze. Koristio sam podesivi povećavajući pretvarač da utvrdim koja je žica koja. Prvo sam ga namjestio na napon koji bi samo zapalio labavu LED nit, a zatim provukao pozitivni izlaz kroz rupu na okviru. Zatim sam dodirom presječenog kraja emajlirane bakrene žice do negativne opskrbne žice iz pretvarača mogao vidjeti kojem segmentu odgovara svaka LED. Zatim sam žicu presavio u iglu i na pola puta provukao u konektor.

Stezaljke se ne provode nakon presovanja, potrebno ih je i zalemiti kako bi se probila izolacija cakline. Nakon lemljenja igle su gurnute do kraja kući.

Korak 8: Bljeskajte Arduino

Arduino skicu možete pronaći ovdje.

github.com/andypugh/LEDClock

Postoje dvije skice, jedna za rad sata i jedna koja jednostavno prolazi kroz brojeve od 0 do 9 na svakom kanalu.

Ova testna skica će vam omogućiti da utvrdite koja zaglavlja u izlaznim pinovima treba zamijeniti i treba li zamijeniti bilo koju od linija BCD podataka. (Ako pogledate skicu, vidjet ćete da sam morao zamijeniti nekoliko kanala zbog grešaka u ožičenju, to je bilo lakše popraviti u softveru).

Korak 9: Sačekajte frustrirano radijsku sinhronizaciju

Radio sat mora dobiti cijelu minutu podataka. Arduino skica treperi na središnjoj traci cifre od deset sati kako bi odjeknula dolaznim radio podacima, a minute pokazuju koliko je neispravnih bitova podataka stiglo. Ako dođe do 60, tada postoje dobri podaci i prikazuje se vrijeme.

U duhu potpunog otkrivanja, ovo je simulacija. Činilo mi se da ga mogu sinkronizirati samo kad se napaja s USB-a mog Mac-a i kad se nalazi negdje nefotogenično. U slučaju stvarnih podataka, impulsi od jedne sekunde su različite dužine, za kodiranje binarnog.

Tu je i lijeni element (svijetli, ali je prigušeniji od ostalih) LED dioda je sama po sebi dobra. Bojim se problema s upravljačkim čipom, ali prvo ću pokušati ponovno ožičiti emajlirani bakar. (u stvari, vjerojatno ću samo pokrenuti dodatnu žicu)

Korak 10: Dovršavanje

Žice se mogu držati u kanalu s dužinom ogoljene izolacije od nekih 1,5 mm2 žice. Ali pazite da ne oštetite tanke žice.

Odricanje od odgovornosti: Ne tvrdim da sam prvi smislio ideju o korištenju ovih niti za sat, ali sam na ideju došao samostalno. Prilikom istraživanja odgovarajućih vozača našao sam ovaj post iz 2015. godine koji prikazuje sat izrađen od istih niti (iako se čini da je on fleksibilan, što bi bilo puno lakše).

Možda sam ih prvi objesio u svemir na njihove žice za napajanje, ali ni na to se ne bih kladio.