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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ovaj komad je svjetiljka koja reagira na kretanje. Dizajnirana kao skulptura minimalne tenzerske svjetiljke, svjetiljka mijenja svoju konfiguraciju boja kao odgovor na orijentaciju i kretnje cijele strukture. Drugim riječima, ovisno o svojoj orijentaciji, svjetiljka se okreće prema određenoj boji, svjetlini i načinu osvjetljenja.

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

Ikosaedarski oblik osigurava 20 prednjih ravnina, a napetostna struktura daje mu 6 dodatnih stajališta. To daje ukupno 26 mogućih boja kada svjetiljka leži na ravnoj površini. Taj se broj povećava kad okrenete svjetiljku u zrak.

Sustavom upravlja Pro Trinket spojen na troosni akcelerometar. Svjetlo osiguravaju RGBW LED trake koje mogu pojedinačno kontrolirati vrijednost svjetline boje i bijele boje. Cijeli krug, uključujući mikroprocesor, senzore i sustav osvjetljenja radi na 5V. Za napajanje sustava potreban je izvor do 10A.

Popis glavnih elemenata koji se koriste u svjetiljci su sljedeći:

- Adafruit Pro Trinket - 5V

- Adapruit LIS3DH troosni akcelerometar

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

- sklopno napajanje 5V 10A

Ova svjetiljka koja reagira na kretanje prva je verzija ili prototip dužeg osobnog projekta. Ovaj prototip izrađen je od recikliranih materijala. Tijekom procesa projektiranja i izgradnje učio sam iz uspjeha i pogrešaka. S tim na umu, sada radim na sljedećoj verziji koja će imati inteligentniju strukturu i robusniji softver.

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

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

Korak 1: Ideja

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

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 lica ove svjetiljke služe kao metoda unosa.

Prva je ideja bila upotrijebiti dinamički sustav za prisiliti kretanje ikosaedra. To je moglo kontrolirati interaktivna aplikacija ili korisnici društvenih medija.

Druga mogućnost bila bi da unutarnji mramor ili lopta pritisnu različite gumbe ili senzore i tako generiraju nasumične unose tijekom pomicanja komada.

Kasnije se dogodila struktura napetosti.

Ova me metoda izgradnje fascinirala: način na koji se dijelovi konstrukcije međusobno održavaju uravnoteženima. Vizualno je vrlo ugodan. Cijela je struktura samo uravnotežena; komadi se međusobno ne dodiruju izravno. Zbir svih napetosti stvara djelo; to je fantasticno!

Kako se početni dizajn mijenjao; projekt ide naprijed.

Korak 2: Struktura

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

Drvene ploče koje sam uzeo s rešetkastog kreveta pronašao sam na ulici. Zlatni ukrasi bili su dio kraka stare svjetiljke, a čepovi za gumice su uredske kopče.

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

Ono što sam učinio s pločama je da ih okupim, u dvije grupe. Pravljenje "sendviča" sa zlatnim odstojnicima, ostavljajući prazninu kroz koju će svjetla svijetliti.

Dimenzije projekta potpuno su 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 izrezane su 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 s 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 sustavu pomoću 5V.

Sustavom upravlja Pro Trinket spojen na troosni akcelerometar. Svjetlo osiguravaju RGBW LED trake koje mogu pojedinačno kontrolirati boje i vrijednosti svjetline bijele boje. Cijeli krug, uključujući mikroprocesor, senzore i sustav osvjetljenja radi na 5V. Za napajanje sustava potreban je izvor do 10A.

Pro Trinket 5V koristi čip Atmega328P, koji je isti čip jezgre u Arduino UNO. Također ima gotovo iste igle. 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 također donosi dodir, dvostruki dodir, orijentaciju i otkrivanje slobodnog pada.

NeoPixel RGBW LED traka može zasebno upravljati bojom nijanse i intenzitetom bijele boje. S 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 pomoću presa i kućišta konektora.

Spojio sam dranguliju na mjerač ubrzanja, baci 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 trakom upravlja samo jedan pin, koji ide na #6, a uzemljenje i 5v ide izravno na adapter za napajanje.

Sva dokumentacija koja bi vam mogla 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 kruga od nestabilne struje u trenutku "uključivanja".

Svjetiljka ima 6 svjetlosnih traka, ali LED trake dolaze u jednom dugačkom pojasu. LED traka izrezana je u presjecima od 30 cm (18 LEDS), a zatim zavarena muškim i ženskim 3 iglama za modularno povezivanje s ostatkom kruga.

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

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

Korak 4: Kôd

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

Rad je podijeljen u sljedeće faze.

• Očitajte sa senzora. Jednostavno upotrijebite api.
• Trigonometrijom riješite vrijednosti "roll and pitch". U ovom dokumentu Marka Pedleya možete pronaći mnogo više informacija.
• Dobijte odgovarajuću boju, povezanu s vrijednostima 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 bijele svjetlosti i zasićenja boje. Suprotne hemisfere sfere za odabir boja potpuno su bijele.
• Ažurirajte međuspremnik svjetla koji pohranjuje informacije o pojedinim LED bojama. Ovisno o tim podacima, 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 kotačića 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 mi pada na pamet dodijeliti 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. Zasad mi je to zanimljivo jer izgleda analognije, reagira na svaki dodir i treba mu sekunda da se potpuno stabilizira.

Još uvijek radim na kodu i dodajem nove značajke te optimiziram animacije.

Najnovije verzije koda možete provjeriti na mom github računu.

Korak 5: Zaključak

Završna montaža je prilično jednostavna. Zalijepite silikonski poklopac LED traka s dva komponentna epoksidna ljepila u šipke i spojite 6 dijelova u nizu jedan za drugim.

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

Opažanja i poboljšanja

Tijekom razvoja 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 će struktura zahtijevati snažnije alate poput 3D pisača i laserskih rezača.

Još uvijek čekam način da sakrijem ožičenje duž strukture. I raditi na učinkovitijoj potrošnji energije; za smanjenje potrošnje ako svjetiljka dugo radi i ne mijenja osvjetljenje.

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