Adresibilne boce za mlijeko (LED rasvjeta + Arduino): 12 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

Pretvorite OZO boce za mlijeko u LED svjetla koja dobro izgledaju i koristite ih Arduinom za upravljanje. Ovo reciklira brojne stvari, uglavnom boce za mlijeko, i koristi vrlo malu količinu energije: LED diode očito rasipaju manje od 3 vata, ali su dovoljno svijetle da ih se vidi. Između ostalog, htio sam vidjeti mogu li napraviti elektroničko svjetlo više je prilagođeno ljudima nego većina, a pronađeni rotacijski kontroleri su dobar način za to. Osobne zaštitne boce za mlijeko čine jeftin, ali estetski ugodan način za difuzno LED osvjetljenje. Pogotovo ako možete pronaći lijepe okrugle:) Uređivanje objekta sa LED rasvjetom nije samo ekološki prihvatljivo, već je i mnogo jednostavnije od izgradnje kućišta od nule. Budući da su LED sićušne, možete ih postaviti gotovo bilo gdje i ne proizvode mnogo topline sve dok su raširene i rade na ispravnom naponu. Ovo uputstvo će se uglavnom baviti fizičkim dizajnom i proizvodnjom, a ja pretpostavit ćemo da imate osnovno znanje o stvaranju elektroničkih kola i LED rasvjete. Budući da će se tačne LED diode i napajanje koje koristite vjerojatno razlikovati, bavit ću se samo osnovama svog kruga u smislu specifikacija. Također ću vam pokušati ukazati na korisne izvore i objasniti više o Arduino mikrokontroleru i kodu koji im govori da rade u nizu. Elektronika osnovne LED rasvjete je zaista jednostavna, slična elektronici u osnovnoj školi, pa vjerojatno neće uopšte nije potrebno dugo da pokupite.

Korak 1: Alati i materijali

Za proizvodnju samih svjetiljki trebat će vam: LZO boce za mlijeko List od 3 mm prozirnog akrilnog 2 -jezgrenog električnog kabela (ili će to poslužiti žica zvučnika - može biti prilično lagana jer će trajati samo oko 12 V i vrlo malu struju, ovisno o tome kako dizajnirate vaš krug). LEDspornici OtporniciTapušne termoskupljajuće cijeviStari transformator (zidna bradavica za Amerikance), plus utičnica+utikač koji ide uz njega. Pletena bakrena žicaSamo žičana zvonasta žicaZatvarači Alati će vam trebati: Nož za bušenje (usklađen sa širinom čepova vaših boca za mlijeko - vidi korak 2) Različite sitne bušiliceJunior nožna pila (ovisno o tome što koristite kao kućište) OdvijačiDa, skidači žica Bočni rezači/Makaze za žiceLajnikMultimetarTreća ruka (od vitalnog značaja za zajedničko lemljenje komponenti) Fitilj za lemljenje (ako spašavate bilo koje komponente s drugih uređaja) Kablovi za spajanje krokodila (za testiranje/izrada prototipova). Možda biste također htjeli napraviti neku vrstu stanovanja za njih. Pokušao sam na različite načine da ih objesim, i zaustavio sam se na savijenom dijelu PVC cijevi, obješenoj sa stropa s rupama izbušenim za kabele. Takođe sam pokušao da ih spajam na plafon. Možete ih objesiti i kroz komad ploče montiran na strop, iz cijevi, ili čak napraviti rupe u samom stropu kako biste smjestili žice i napajali ih iz potkrovlja. Korak 5 prikazuje i govori o nekoliko ovih opcija. Gore je sve što vam je potrebno da napravite neka svjetla koja rade s osnovnim prekidačem za uključivanje/isključivanje. Da biste im dali naprednije funkcije, poput blijeđenja ili sekvenciranja, trebat će vam i niz komponenti, poput tranzitora i mikrokontrolera: Arduino miniMini USB adapter za gore, ili FTDL USB do kabela zaglavlja. prikazano u nastavku, ali više o njima i njihovom zajedničkom radu u koraku 6. Tu je i kućište za razvodnu kutiju, što bi moglo biti sve što želite. Vidio sam lijepu okruglu kutiju sakramenta u japanskoj sobi u Britanskom muzeju, ali nisu mi dali da je imam. Na kraju sam upotrijebio bijelu plastičnu moo kutiju za kartice jer se tako dobro uklapa u temu:) S takvim krugom na mjestu, postoje sve vrste stvari koje možete programirati da arduino radi s njim. Volim kinetičko osvjetljenje, ali smatram da trepere božićna svjetla itd., Mračna i mehanička. Njihova pravilnost i dosljednost su hladne i nepoželjne (potrebno je raditi na stvaranju prirodnog sjaja dobrih božićnih svjetala). Ne želim ništa blještavo (doslovno). Želim jedinstvenu, analognu kontrolu za svjetla koja se osjećaju vrlo ljudski, koja jednostavno slijedi način na koji se pale i isključuju. Kôd za to, zajedno s brojčanikom s lijepim osjećajem i estetski ugodnim aluminijskim gumbom, čini ovu igračku ugodnom.

Korak 2: Izrežite i bušite Perspex

Prije svega, izrezat ćemo neke diskove od perspeksa koji će ući u zatvarače na bocama za mlijeko, zatim izbušiti rupe kroz koje možemo montirati LED diode i kabel. Kada koristite rezač rupa, izbušite komad drveta. Pritiskom vašeg materijala na nešto poput ovoga dok režete, zadržite ivicu urednom. Meko drvo vas također obavještava kad ste prošli do kraja, jer zaista možete osjetiti kako se zagrižaji mijenjaju dok dopire do drva. Nakon što su vaši diskovi spremni, napravite rupe u svim vrhovima boca s mlijekom kako bi odgovarali sredini rupe u perspeksu. Takođe morate izbušiti rupe spremne za ožičenje i LED diode. Što ćete ovdje učiniti ovisi o vrsti napajanja koje ćete koristiti i kakvim krugovima želite na njega spojiti. Moji koriste tri LED diode po svjetlu, koje sam rasporedio ravnomjerno oko diska. Potreban vam je par rupa za prolazak nogu svake LED diode i dvije dovoljno velike rupe da provučete dvije niti vašeg kabela. (Pogledajte sliku za napomene s objašnjenjima.) Nisam koristio predložak ili bilo šta drugo, samo sam to učinio na oko pomoću bušilice za baterije, nekih sitnica i strpljenja. Povremeno bi dvije rupe bile previše udaljene ili blizu jedna drugoj za LED noge, ali sve dok ste pažljivi, malo savijanja omogućit će im da se uklope. Ako ovo još nema smisla, ne brinite, sljedeći korak bi trebao biti jasan.

Korak 3: Montirajte LED diode

Sada provucite LED diode kroz rupe, pazeći da pazite na polaritet. U osnovi ćemo ih lansirati tratinčicom, sa svakom negativnom nogom na jednoj LED koja se povezuje s pozitivnom nogom na sljedećoj. Koliko ćete ovakvih lanaca napraviti, ako uopće, ovisi o naponu napajanja koje koristite. Moj je 12v, a moje LED diode imaju prednji napon 3,3, tako da je 9,9 volti tri LED diode maksimum koji moje napajanje može podnijeti. Također će im trebati otpornik da dovedu krug do 12v. Svakako morate imati otpornik na svakoj bočici, jer ako to ne učinite, LED će izgorjeti ili će barem zagrijati (i postati jače). Isprobao sam ovo s ranim prototipom, a oni su se dovoljno zagrijali bez otpornika da rastope osobnu zaštitnu opremu zatvarača boce. Pomoću ovog praktičnog LED kalkulatora možete saznati što ćete sa svojim vlastitim krugom: https://led.linear1.org/led.wizSnimak ekrana iz njega u ovom koraku prikazuje tačno vrijednosti s kojima sam radio i rezultirajuće kolo (otpornici se dodaju u sljedećem koraku). Jednom kada vaše LED diode prođu kroz rupe i sigurni ste da je polaritet ispravno, počnite uvijati elektrode zajedno kako je prikazano u slijedu slika za ovaj korak. Kablovi najbliži rupama za kabele ostaju iskrivljeni jer će biti zalemljeni na kabel, a ne jedan na drugi. Nastavite to raditi sa svima njima, pazeći da samo pozitivno povežete s negativnim, a ne pos-pos ili neg-neg. Takođe sam se pobrinuo da sva ova svetla budu dosledna. Gledajući ih dolje, struja uvijek ide s lijeve strane, a zatim u smjeru kazaljke na satu oko LED dioda, koje su uzemljene kroz lijevu rupu.

Korak 4: Komponente lemljenja

Sada moramo lemiti sve na mjestu. Prije svega, zalemite sve svoje parove upletenih vodova zajedno, a zatim odrežite višak. Zatim, odvojite duljine električnog kabela, a zatim ih provucite kroz rupe za kabele koje ste izbušili u svakom disku. Omotajte kabele oko LED vodiča, a napon (smeđi) ide do dugog (pozitivnog) voda LED žice. Namotajte bakar oko elektroda, lemite ga na mjesto i ponovo odvojite sav višak olova. Udvostručite kabel kroz središnju rupu, a zatim gurnite čep boce niz elektrodu i preko diska. Na drugom kraju lemite otpornik ispravne vrijednosti (u mom slučaju 120 ohma) na pozitivni kabel. Dužina vaših kabela ovisi o tome kako ćete objesiti svjetla. Kao što možete vidjeti na konačnoj slici ovog koraka, odlučio sam koristiti prilično kratke dužine fleksa, jer sam znao da ću ih spojiti na veće duljine i napraviti kućišta koja će prikriti zglobove. Takođe je lakše raditi sa 12 kraćih dužina, nego 12 mnogo dužih.

Korak 5: Prekidači i kućišta

U ovom trenutku imate set svjetala montiranih u čepove boca za mlijeko i dizajnirane za rad s određenim napajanjem. Osobne zaštitne boce, nakon što ih odlijepite i operete, samo će se zašrafiti natrag u zatvarače i djelovati kao difuzori lijepog izgleda. Sada biste mogli spojiti svjetla jednostavnom razvodnom kutijom, kao što sam ja u početku, ili izabrati učiniti nešto složenije, na primjer voziti ih koristeći isto napajanje, ali i mikrokontroler kako bi učinili zanimljivije stvari. Zbog vremenskih ograničenja, imao sam ova svjetla oko sebe kao prototip u različitim fazama razvoja otprilike 18 mjeseci, i u to sam ih vrijeme montirao na dva različita načina s tri različite razvodne kutije. Također sam ih nadogradio s nekim boljim LED diodama, koje su davale nešto plavije svjetlo i imale difuzno kućište. Umjesto da detaljno opisujem svaki korak svake iteracije, u ovaj sam korak stavio izbor slika s bilješkama koje ilustriraju svaku od njih. Ostatak ova instrukcija će se baviti najnovijim (i najhladnijim) načinom na koji sam ih odabrala: Montira se u plastičnu cijev i kontrolira pojedinačno.

Korak 6: Mikrokontrola, komponente, čišćenje

Ok, pa odlično. Sada imamo svjetla za boce s mlijekom. Ali on-off kontrola nije baš zanimljiva. Šta je sa zatamnjivanjem i sekvenciranjem? Za ovo nam je potreban mikrokontroler, a ja ću koristiti Arduino. Trebat će nam i gomila komponenti za rad s njim, od kojih ću neke očistiti i reciklirati sa starog hardvera. Koristio sam standardni Arduino za izradu prototipa i pazio da mogu kodirati ono što želim (još uvijek sam vrlo puno novaka u ovakvim stvarima): https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimilaI kupio je jedan od ovih plus USB adapter da bi bio u stvarnom svjetlu: https://arduino.cc/en/ Main/ArduinoBoardMiniU slučaju da već niste čuli za njih, Arduinos su prekrasne male platforme za izradu prototipa koje vam omogućuju da jeftino počnete učiti o mikrokontrolerima. Programski jezik koji im se govori šta da rade je takođe prilično dostupan. Na web stranici Arduino postoje odlične reference i hrpa dobrih vodiča za početnike na razini Limora Friedmana: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/Tako da potrebno je redizajnirati moje kolo, složenije za smještaj arduino mini. Želim da ih se može uključivati i isključivati prema očitanju s rotacijskog potenciometra, što znači uključivanje tranzistora u krug kako bi se arduino aktivirao kao prekidači. Arduino također radi na 5V, pa ću morati proizvesti regulirano napajanje od 5V iz svog postojećeg 12V, osim ako ne koristim dvije zidne bradavice. LM317T se uklapa u račun; pomoću samo nekoliko otpornika (detaljno kasnije) mogu postići da istisne odgovarajuću količinu napona za arduino. Evo nekoliko referenci o LM317T: https://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htm Uključio sam neke slike komponenti ispod, koje će zapravo činiti prilično jednostavno kolo. Uključio sam i neke fotografije starog pojačala koje sam nabavio na lokalnom tržištu za 2 funte. Ima lijepe aluminijske gumbe koji bi najvjerojatnije koštali više od 2 funte svaki, te čitav niz lijepih potenciometara i krupnih prekidača za pokretanje. Skeniranje sa stare opreme može vam donijeti neke zaista lijepe stare komponente za gotovo ništa. Pogledajte fotografije za nekoliko savjeta.

Korak 7: Krug tranzistora

Ne mogu samo prebaciti svjetla kroz arduino, jer oni rade na 12v, a Arduino na 5v. Tranzistori mi omogućuju da koristim manju struju za uključivanje i isključivanje mnogo veće, bez prženja Arduina. Prvi put kad sam odvojio ožičenje za svjetla, svaku žicu sam označio brojem, znajući da ću im se vratiti s Arduinom u nekom trenutku. Budući da koristim NPN tranzistore, koji idu na uzemljenje kruga, morat ću odvojiti sve ove kabele i početi spajati +12v zajedno. Koristeći žicu zvučnika, držao sam se konvencije da bi crna prugasta strana svakog para bila živa, dok bi obična bila zemlja. Sklapanje i pridržavanje ovakvih konvencija važno je kako se kasnije ne biste izgubili. Nakon što sam odvojio sve žice, izrezao sam otrcanu rupu na vrhu cijevi za ožičenje. Namera mi je bila da je zapečatim belom trakom, sa ožičenjem i arduinom unutra, ali ovo je krenulo malo pogrešno, kao što ćete videti kasnije. Prvo je trebalo testirati moje kolo. Tranzistor ima tri pina: kolektor, naponski izlaz i bazu. Baza je ona s kojom će Arduino razgovarati putem 1K otpornika, kolektor će uzimati struju iz uzemljenja, a naponski izlaz ide na zemlju. Test radi. Više informacija o korištenju tranzistora s Arduinosom ovdje: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (Obratite pažnju na 1K otpornik između Arduina i tamošnjeg osnovnog pina) ovdje je i primer za tranzistore: https:// www.mayothi.com/transistors.html Pa u osnovi:

• Lemiti otpornike na pinove tranzistora
• Odvojeni uzemljeni priključak za svako svjetlo i broj tako da ih možete držati u razumljivom redoslijedu.
• Spojite sve spojeve pod naponom za svjetla zajedno, toplinski se spajajući na spojeve kad završe (Ovo je zaista važno, budući da će žice biti ponovno zapakirane u cijev, bilo bi previše vjerojatno da će prekinuti svjetlo kad su zapakirane ako su nisu bili pravilno izolirani). Spojnice spojite na jednu vezu za +12v.
• Lemite kolektor svakog tranzistora na uzemljenje svakog svjetla, zagrijavajući ga i toplinski.
• Upotrijebite kratke dijelove žice kako biste spojili sve odašiljače tranzistora, izgradivši ih na jednu uzemljenu vezu.

Zatim će biti spojeni na komunikaciju.

Korak 8: Komunikacijski kabeli

Odrežite i odvojite 12 kabela za lemljenje na otpornike na osnovnim pinovima tranzistora. To će biti kablovi koje arduino koristi za razgovor s tranzistorima. Ne zaboravite na hladnjak. Nakon što su kabeli postavljeni, lemite ih u utičnice za pinove tako da odgovaraju zaglavljima iglica na Arduino Mini. Koristio sam pinove 4 - 13 i pinove AD0 (14) i AD1 (15) kao 12 izlaznih pinova za prebacivanje tranzistora. Ispis za Arduino Mini možete pronaći ovdje: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMiniAko ste svoje lemilice povezivali na pin utičnice ispravnim redoslijedom, trebali bi se priključiti ravno u arduino i raditi kao namjeravao … moja je. Fuj. Kad su utičnice završene, provucite ih kroz završetak cijevi, zajedno sa spojevima pod naponom i uzemljenjem koje ste ranije spojili. Ako imate oko sebe rezervne zaglavlje, oni olakšavaju upotrebu krokodilskih kopči za provjeru da li još uvijek radi. Možete reći arduinu da stalno postavlja jednu iglu visoko, a zatim pomoću jedne žice s nje dodirnite iglu za svako svjetlo.

Korak 9: Regulacija napona

Budući da svjetla rade od napajanja od 12v, za arduino mora postojati regulator napona koji će ga spustiti na 5v. Unesite LM317T, koji daje izlazni napon ovisno o otpornicima kojima ga povećavate. Razlika između ulaza i izlaza se gubi kao toplina, pa ponekad ovim IC-ovima treba hladnjak. Evo vodiča o LM317: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.htmland evo priručnika kalkulator: https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/Nakon što sam pronašao prave vrijednosti kako bih isključio 5V za Arduino, lemio sam, hladnjačao i testirao. 5.07v izlazi, nije loše. Sada znam da radi, mogu ga lemiti u glavni snop ožičenja, uzimajući 12V, odlazeći na zemlju i imati treći izlaz koji će ići na arduino. Pokrećem drugu utičnicu zaglavlja, stavljajući liniju 5V na nju koja odgovara 5v pinu na arduinu. Također povezujem uzemljenje s arduina na istoj utičnici. Gotovo vrijeme za testiranje.

Korak 10: Programiranje

Moram prvo napisati neki kôd s kojim ću testirati, a da bih ga prenio na Arduino, potrebno mi je spojiti malo matične ploče za spajanje USB adaptera na Arduino Mini. Vodič za Arduino mini pogledajte ovdje: https:// arduino. cc/hr/Vodič/ArduinoMinia i ispis za USB adapter ovdje: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBA Nakon što isprobam bljeskajuće sekvence s kodom itd., odlučujem se za nešto poput otklonjenog i dotjeranog koda na kraj ovog uputstva. Primijetite i kako testovi krokodilskih isječaka postaju uredniji što se više lemljenja obavlja. Nekako je zadovoljavajuće, a također je vrijedno provjeriti da li svako svjetlo još uvijek radi u svakoj fazi. Testiranje samo na kraju ostavit će vas zbunjenim i nećete znati odakle započeti ako imate problem.

Korak 11: Kabliranje i razvodna kutija

A sada kontrole. Pošto želim da kontrole budu odvojene od svjetla, trebat će mi neki kabel. Krugu su potrebni priključci pod naponom i uzemljenjem, a potenciometru će trebati tri veze. Jedan od njih bit će uživo s Arduina, jedan s vezom na analogni pin koji će arduino koristiti za čitanje pot. Druga je zemlja, pa to znači da mi trebaju samo četiri jezgre koje idu do svjetla. Budući da nemam nikakav četverožilni kabel, uvijem dvije dugačke žice zvučnika zajedno. Nije savršeno, ali nije loše. To možete lako učiniti kao što je prikazano na donjim fotografijama tako što ćete patentnim zatvaračem zavezati krajeve dvije duljine kabela, jedan kraj staviti ispod nečeg dovoljno teškog da ga drži, a zatim sami pletete kabele. Napravit ću kontrolnu kutiju od prazna bijela plastična kutija za moo karticu koju imam već duže vrijeme. Neke komponente, poput utičnice, također se recikliraju iz prethodnih projekata. Završna kapa i neke patentne zatvarače poslužit će kao rasterećenje na svjetlom kraju kabela. Počinjem označavati kutiju za lonac, a zatim postavljam povezivanje kabela prema svjetlu. Skidanjem jednog para, ali ne i drugog kada su isprepleteni, olakšava se njihova identifikacija. Jedan od ogoljenih će se uzemljiti na potenciometru u razvodnoj kutiji, jedan će ići na +12v na utičnici. Druge dvije će biti signalne žice spojene na druge pinove na loncu. Na drugom kraju, jedna od ovih će ići na analogni pin s koda koji kaže arduinu da očita, a jedan na +5v. Opet, sve su se topline smanjile kada su na mjestu. Slike bi vam trebale bolje pokazati kako sam napravio svoju razvodnu kutiju, koja je skoro katastrofalno pogriješila. Prvo sam je pokušao zalijepiti, a čini se da je plastika nepropusna za superljepljenje … na kraju sam je sortirao koristeći nekoliko gumenih jastučića unutar kutije, a zatim sam stavio nekoliko vijaka za kućište računara kroz sve slojeve kutije spojite ih zajedno i držite lonac na mjestu. Utičnici je također bila potrebna patentna zatvarač jer nisam imala matice za navoj.

Korak 12: Sekvencirano svjetlo

Gotovo! Još fotografija i video zapisa slijedi, a kôd je u privitku ispod. Pokazalo se da je ožičenje bilo preveliko da bi se svi vratili u cijev, što je nažalost. To znači da i LM317 i arduino strše s vrha cijevi jer je prepun žica i komponenti. Njihovo dalje gnječenje počelo je činiti da se ponašaju nestalno, pa ću ih ostaviti vani. Budući da će visjeti sa stropa, sumnjam da će biti posebno uočljivi. Međutim, volio bih da sam došao do rješenja koje je dobro izgledalo dok je prilagođavalo sva kola. Nema veze, radi kako želim. Jednostavna analogna kontrola ugodno se osjeća ljudski. Primijetili ste u kodu da brojevi na kojima se stvari uključuju i isključuju nemaju jedinstvene razlike? To je zato što se pokazalo da je lonac koji sam koristio bio Log, a ne Linearni, pa je ravnomjerna raspodjela pragova rezultirala smanjenjem svih aktivnosti na jednom kraju putovanja.

Prva nagrada u Epilog Challengeu