RGB LED optičko stablo (poznato i kao Project Sparkle): 6 koraka

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

Je li vam soba previše dosadna? Želite li tome dodati malo sjaja? Ovdje pročitajte kako uzeti RGB LED, dodati malo optičke žice i učiniti da zasja!

Osnovni cilj projekta Project Sparkle je uzeti super svijetlu LED diodu s dodatnim svjetlovodnim kabelom s krajnjim sjajem i spojiti je na arduino kako bi stvorio lijep svjetlosni efekt. Ovo je imitacija optičkih vlakana/stropnih stropova, ali postavljenih okomito zbog nemogućnosti bušenja u moj strop i ne koristi unaprijed izrađen iluminator za osvjetljavanje optičkih žica. Dakle, doista je to način da dobijete cool optičke efekte bez ulaganja u skupe iluminatore. Spajanje putem LED -a na arduino također doprinosi bilo kojoj vrsti prilagodbe i usavršavanju boja! Najbolje od oba svijeta! Materijali: 10W LED - 5 USD - eBay. ** Upozorenje, ovo je jako svijetlo. NE gledajte ovo izravno dok je uključeno. Stavite ga ispod kutije za testiranje ili drugu prikladnu oblogu ** Žarna žica na kraju optičkog vlakna - ~ 25-30 USD - Kupio sam je putem Interneta od TriNorthLightinga. Optički kabel općenito se prodaje nogom na različitim brojevima niti unutar kabela. Što je manje niti u kabelu općenito je deblja svaka pojedinačna žica, što znači da je ukupna svjetlija krajnja točka. Na ovoj stranici potražite praktičan grafikon o broju kabela u odnosu na širinu. Napajanje od 12V, 2Amp - ~ 10 USD - Jedan sam ležao okolo. Tajni materijali: Većina ovih dijelova su stvari koje će ljudi imati u blizini i mogu se ponovno koristiti za druge projekte Arduino - 25-30 USD - Koristio sam Arduino Uno R3 Breadboard - ~ Lemilica od 5 USD - Bilo gdje od 10 USD do redoslijeda viših komponenti kruga - svaka košta samo nekoliko centi, složenije je pitanje gdje ih danas nabaviti Žica, skidači žice, rezači itd. Til - 5 USD - kupljen od zanata dućan. To je materijal koji sam koristio za tkanje optičkih vlakana na zidu

Korak 1: Pregled komponenti kruga

Osim osnovne žice (i LED), naš krug ima dvije glavne komponente: tranzistore i otpornike. Tranzistori Dakle, imamo LED od 10 W, kabel za napajanje i arduino. Cilj je spojiti LED diodu na matičnu ploču i priključiti arduino na istu matičnu ploču tako da arduino može ispisati vrijednost, a LED će se uključiti pri određenoj svjetlini (što odgovara vrijednosti koju outputira arduino). Problem je u tome što arduino može napajati samo 5V, ali našoj LED treba 12V (napomena: ovo se može promijeniti ovisno o tome koju LED diodu za napajanje koristite). Ovdje dolazi napajanje. "Kako ćemo ikada povezati arduino, LED i napajanje ?!" mogli biste pitati. Odgovor je magija. Magija TRANZISTORA! Pojednostavljeno rečeno, tranzistor je pojačalo ili sklopka. U ovom slučaju koristimo ga kao prekidač. Bit će spojen jednim pinom na arduino, drugim na napajanje, a treći na LED. Kada arduino pošalje struju preko određenog praga, tranzistor će se "uključiti" i pustiti napon napajanja da prođe kroz njega, osvjetljavajući LED. Kada nema dovoljno struje iz arduina, tranzistor neće dopustiti da napajanje prolazi kroz njega i LED će se isključiti. Sklopni tip tranzistora poznat je kao sklopni ili spojni tranzistor. Dostupno je mnogo različitih tipova koji imaju različita svojstva poput potrebnog napona na njegovim pinovima, pojačanja itd. Pozivam sve zainteresirane da pročitaju više o tranzistorima kako bi ih bolje razumjeli. LED dioda od 10 W ima ukupno četiri pina, s jedne strane tlo, a s druge strane pin za svaku boju. Ako želimo moći kontrolirati svaku boju zasebno (kako bismo mogli prikazati bilo koju kombinaciju boja RGB), svaka boja mora imati svoj tranzistor, pa su nam potrebna ukupno tri tranzistora. Više pojedinosti o korištenim tranzistorima bit će u sljedećem koraku. Otpornici Sada kada smo shvatili kako uključiti LED, postoji još jedan problem. Sva ta moć nije nužno dobra stvar! Ne želimo kratko isključiti LED, pa joj moramo dodati otpornike. Od četiri pina na LED -u, uzemljivaču ne treba otpornik jer će samo uzemljiti. No, za tri igle u boji trebat će barem jedan otpornik, a budući da različite boje crtaju različite napone, to nisu nužno isti otpori. "Kako ćemo uopće shvatiti te vrijednosti ?!" mogli biste pitati. Pa odgovor je ČAROBAN. ČAR MATEMATIKE! (pročitajte, isplati se, obećavam …)

Korak 2: Izračun komponenti kruga

Tip tranzistora Kao što je rečeno u prethodnom koraku, ovdje se koriste tranzistori različitih sklopki. Koja je vrsta tranzistora potrebna u krugu ovisi o tome što krug zahtijeva, ali u ovom je krugu prikladan 2N2219 tranzistor. Imajte na umu da možete koristiti tranzistor koji nije 2N2219, sve dok ima odgovarajuće specifikacije za krug na kojem radite. (Uobičajeni 2N2222 tranzistor također bi trebao biti prikladan) Ovisno o vrsti tranzistora, tri pina na tranzistoru bit će ili "emiter, baza, kolektor" ili "vrata, izvor, odvod". Tip 2N2219 je prvi. Postoji mnogo tipova kućišta tranzistora, pa kako bismo odredili koji pin odgovara odašiljaču, bazi i kolektoru, bit će vrijeme da se posavjetujete sa specifikacijom! Tranzistor također treba dva otpornika. Jedan povezuje bazu tranzistora s arduinom - to može biti bilo koja vrijednost, općenito oko 1 kΩ. To se koristi tako da bilo koja lažna struja iz arduina neće uzrokovati aktiviranje tranzistora i slučajno paljenje svjetla. Drugi potrebni otpornik povezuje bazu s masom i općenito je velike vrijednosti poput 10 kΩVrste otpornika Za spajanje napajanja na LED moramo koristiti neke otpornike. Svaka boja na LED diodi ima drugačiji potreban ulazni napon. Specifične vrijednosti ovise o korištenoj LED diodi, ali za standardnu LED od 10 W one će vjerojatno biti u pravom rasponu: crvena - 6-8 V zelena - 9-12 V plava - 9-11 V Struja potrebna za LED: 3 miliAmps (mA) Napon napajanja: 12 V Dakle, situacija je sljedeća: koristimo napajanje od 12 V za napajanje LED -a i svaka boja bi trebala primati manji napon od toga. Moramo upotrijebiti otpornike kako bismo smanjili napon koji svaka boja na LED -i vidi. Vrijeme je da se utvrdi potrebna otpornost, vrijeme je da se konzultira Ohmov zakon. Na primjer za crvenu boju: Napon = Struja * Otpor…. Prepišite na otpor = napon (pad) / trenutni otpor = 4 V / 0,3 A = 13,3 Ω (vrijednost 4 V dolazi iz 12 V (napajanje) - maksimalno crveno područje (8 V)) Ipak, još nismo gotovi. Ovisno o vrsti vašeg otpornika (tj. Njegovoj veličini), može se raspršiti samo određena snaga. Ako koristimo otpornike koji ne mogu rasipati dovoljno snage, spalit ćemo ih. Formula za izračunavanje snage na otporniku dolazi iz Ohmovog zakona: to je snaga = napon * struja. Snaga = 4V * 0,3 A = 1,2 W To znači da nam je potreban otpornik od 13,3Ω, 1,2 W (barem) kako bismo bili sigurni da je naša LED dioda sigurna. Problem je u tome što većina otpornika dolazi s 1/4 W ili manje. Što uraditi?! Pomoću magije paralelnog postavljanja otpornika možemo riješiti problem. Kombiniranjem četiri otpornika (1/4 W) paralelno, ukupna disipacija snage dodaje do 1 W. (U idealnom slučaju dodali bismo pet otpornika paralelno, ali budući da će se 1,2 W vidjeti samo kad je osvijetljeno na maksimum, i gen koristimo malo manje). Paralelnim dodavanjem otpornika njihov se otpor proporcionalno smanjuje (što znači da ako paralelno kombiniramo četiri 13,3 Ω otpornika, ukupni otpor bit će samo ~ 3 Ω) Da bismo dobili pravi otpor i rasipanje snage, možemo kombinirati četiri 68 Ω otpornika 1/4 W paralelno. Taj broj dobivamo množenjem 13,3Ω sa četiri, što je ~ 53Ω, a zatim uzimamo sljedeću najveću standardnu vrijednost za otpornik. Sve u svemu: za napajanje crvene boje moramo upotrijebiti ili jedan otpornik od 13,3Ω 1W ili četiri paralelno otpornika od 68Ω 1/4 W. Za izračun potrebnog otpora za druge boje upotrijebite isti postupak. Sažetak potrebnih komponenti sklopa: 3 x 2N2219 tranzistora 3 x 1 kΩ otpornici 3 x 10 kΩ otpornici Crveno: 4 x 68Ω Otpornici 1/4 W Plavo: 4 x 27Ω 1/ 4W otpornici Zeleni: 4 x 27 Ω 1/4W otpornici

Korak 3: Shema kruga / Konstruiranje kruga

Nakon što ste prošli matematiku i prikupili sve potrebne dijelove, vrijeme je da ih sastavite!

Prvo uzmite napajanje i prekinite sve priključke na kraju te izolirajte žice za napajanje i uzemljenje. Dodajte žicu za uzemljenje na jednu od vodilica za matičnu ploču. Lemiti žicu za napajanje lemljenjem potrebnih otpornika na LED. Zatim izgradite krug kao što je prikazano na dijagramu kruga. Imajte na umu da svi uzemljenja u krugu (uzemljenje arduino, uzemljenje tranzistora, uzemljenje napajanja) moraju na neki način biti povezani zajedno.

Korak 4: Arduino kod

Skoro smo stigli! Vrijeme je da svoj krug spojimo na arduino.

Kod ovdje samo vodi RGB LED kroz ciklus boja (tj. Provjerava cijelu dugu). Ako ste upoznati s arduinom, onda ovo nije previše komplicirano. Ovaj kod nisam izvorno napisao ja, ali iskreno se ne mogu sjetiti odakle sam ga preuzeo; bio je otvorenog koda. Ako se sjećam ili ako netko zna izvor, rado ću ga navesti. Skica je zalijepljena ispod. Samo provjerite odgovaraju li vrijednosti pinova na skici pinovima na arduinu koji se koriste za spajanje na LED. Sve što kôd šalje je slanje pojedinačne vrijednosti (od 0 do 255) svakom pinu u boji LED -a. Ako želite da se pojavi određena boja, pogledajte RGB tablicu boja // Pokreće RGB LED kroz ciklus u boji int svjetlina = 0; // koliko LED svijetli. Maksimalna vrijednost je 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup () {// deklariranje pinova kao izlaza: pinMode (RED, OUTPUT); pinMode (ZELENO, IZLAZNO); pinMode (PLAVI, IZLAZNI); } // od 0 do 127 void displayColor (uint16_t WheelPos) {bajt r, g, b; prekidač (WheelPos / 128) {slučaj 0: r = 127 - WheelPos % 128; // Crveno prema dolje g = WheelPos % 128; // Zeleno gore b = 0; // blue off break; slučaj 1: g = 127 - WheelPos % 128; // zeleno prema dolje b = WheelPos % 128; // plavo gore r = 0; // red off break; slučaj 2: b = 127 - WheelPos % 128; // plavo prema dolje r = WheelPos % 128; // crveno gore g = 0; // green off break; } analogWrite (CRVENO, r*2); analogWrite (ZELENO, g*2); analogWrite (PLAVO, b*2); } void loop () {displayColor (rad); kašnjenje (40); rad = (rad+1) % 384; }

Korak 5: Dodavanje optičkih žica

Čak i ako ne dovršite ovaj korak, lijepo je to što sada imamo sjajnu, svijetlu, potpuno prilagodljivu RGB LED diodu. Odlučio sam ga kombinirati s optičkim vlaknima, ali zaista možete učiniti sve što želite! Napraviti slatki reflektor? Zapaliti disko kuglu? Toliko mogućnosti!

Prvotno sam kupio pet stopa vlakna od 50 niti, 10 stopa vlakana od 12 niti i 5 stopa vlakna od 25 niti. Na kraju sam prepolovio duljinu kako bih imao više mjesta iako su same žice bile kraće. Odlučio sam napraviti drvo jer ih nisam mogao montirati kroz zid. Til je zalijepljen na zid gumenim cementom (til je prilično lagan, pa bi traka mogla biti dovoljna). Vlakna se provlače kroz til u uzorak poput drveta. Pomoću prazne/osušene limenke sode LED se postavlja na dno, a vlakna se dodaju na njezin vrh. Najveći problem u ovom trenutku je pokušati osigurati da svjetlost prolazi kroz vlakna, a ne samo kroz gornji dio limenke sode. Čvrsto umotavanje vlakana u foliju može pomoći, ali predlažem da isprobate sve postavke za koje mislite da bi mogle uspjeti. Spojite sve ove komade i imamo naše drvo!

Korak 6: Vrijeme za zabavu

Ne preostaje vam ništa drugo nego prigušiti svjetla, napajati arduino i uživati u sjaju naše nove postavke optičkih vlakana!

Priložio sam i video o postavljanju. Osobno izgleda bolje, ali možete vidjeti kako se polako kreće kroz kotačić u boji.