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

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

Otkad sam prvi put ugledao LED žarulje sa žarnom niti razmišljao sam da žarne niti moraju biti dobre za nešto, ali prošlo je do zatvaranja lokalne prodavaonice elektroničkih dijelova da kupim neke žarulje s namjerom da ih razbijem vidjeti ih i vidjeti što mogu učiniti s 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 upisom iz knjige "Charlotte's Web"

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

Korak 1: Potrebni dijelovi

Moji su pokusi pokazali da LED -ima treba oko 55 volti da zasvijetle i svijetle punom snagom oko 100V. U uporabi su raspoređeni u serijske parove za tržišta 230V / 240V i čiste paralele za tržišta 110V. U poklopcu svjetiljke postoji neka vrsta kontrolera, ali odlučila sam ne pokušavati ga ponovno koristiti jer sam htjela da vlakna svjetlije svjetlije svjetlije. Potpuno svijetli 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 upravljanju strujom od 100 V (ili otprilike) kroz LED diode s mikrokontrolerom na nepovezanom IRC kanalu, rečeno mi je o postojanju čipova upravljačkog programa DS8880 za vakuumske fluorescentne zaslone. Savršeni su za obavljanje posla jer uzimaju 4 bita BCD ulaznih podataka po znamenki i pretvaraju se u 7 segmentne pogonske signale s ugrađenom i promjenjivom kontrolom struje do 1,5 mA. Testiranje je pokazalo da je 1,5mA idealno za ovu primjenu. 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 moglo biti lakše koristiti WiFi modul ako se nekome učini da želi napraviti vlastitu verziju ovog sata.

Tijekom testiranja otkrio sam da se činilo da svi Arduino Nanos koji sam imao imaju lošu bazu sati, proveo sam sate čekajući da se sinkroniziraju, a zatim sam u očaju pokušao uključiti staru Duemilanove, koja se sinkronizirala u prvoj minuti, i navikla se.

Za stvaranje 80V potrebnih za pogon filamenata koristio sam DC -DC pretvarač. Dostupno je mnogo onih koji rade od 12V. Arduino se može napajati s 12V i iz te logike stvara zgodno napajanje od 5V. Ali zaboravio sam ovu činjenicu i kupio skupo 5V ulazno. Ovo bi još uvijek mogao biti dobar izbor, što znači da će sat tijekom programiranja raditi i s USB -a, 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 eBayu, nije potrebno lomiti žarulje da biste ih ubrali.

Popis za kupovinu:

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

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 stezaljki za stezanje)

Korak 2: Izbušite materijal okvira

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

LED diodama upravljaju prekidači s 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 je potrebno izbušiti za žice. Odlučio sam izbušiti rupe na pravilnom koraku od 10 mm i napravio malu vodilicu za postavljanje razmaka. Utor na dnu drži kanal okvir i klin (imbus ključ na fotografiji) označava postojeću rupu i omogućuje bušenje još dva na odabranom razmaku.

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

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

Korak 3: Savijte okvir

Ispisao sam predložak za vanjski okvir i LED pozicioniranje. Ovo je zalijepljeno na radni stol, a zatim sam pažljivo savio mesingani okvir kako bi odgovarao.

Zavoji s otvorenom stranom U prema van bili su laki, ali bilo je nemoguće izvesti unutarnje zavoje bez lomljenja kanala sve dok nisam žario materijal. Nakon žarenja bilo je potrebno malo ravnanja, pa je najbolje žariti samo komade kojima je to zaista potrebno. Jednostavno zagrijte s plamenom dok ne zasvijetli tupo i ne zagrije. Otići predaleko i otopiti je bilo bi beskorisno.

Jednom za oblikovanje okvir je zalijepljen na predložak.

Predložak možete pronaći kao PDF ovdje. Ako se tiska u mjerilu 1: 1 (stane na papir A3), tada je opseg točno 1 m kako bi odgovarao duljini materijala.

Korak 4: Spojite 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.

Svi ti krajevi trebaju lemljenje na žice koje su lemljene na okviru. Nisam potpuno 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 početi 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 jedna od druge kako biste dobili zaobljene kutove i izbjegli prolaz žica ispred znamenki. Lemiti ih ako su žice za napajanje, zalijepiti ih ako su žice prekidača. 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 noge za okvir na svom CNC tokarilici. No, bilo koja vrsta kutije bi bila dovoljna, a 3D ispisane nožice za okvir dobro bi funkcionirale, siguran sam.

Noge se drže pritisnutim vijcima M5 u otvorima s navojem udaljenim od rupe na središnjem okviru. Vijaci se uklapaju u utore obrađene u podnožju. Žice prolaze kroz iste utore. Utori omogućuju podešavanje razmaka nogu kako bi se postavila napetost u žicama (u određenoj mjeri).

Jedan od vijaka dodatno ima otvor i žicu za opskrbu +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 pločicu

Načini izrade kontrolnog PCB -a opisani su u prethodnim uputama.

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

PDF format ili KiCAD

Ovoj shemi možda nedostaju neke pogreške koje je skica Arduina skicirala i mogu imati dodatne pogreške koje nedostaju stvarnom satu.

Važne točke koje treba imati na umu je da bi DC-DC pretvarač trebao biti spojen na V-ulaznu utičnicu Arduina, a logičko napajanje i radio prijamnik trebali bi biti spojeni na regulirani 5V. To znači da Arduino i pretvarač mogu raditi od bilo kojeg napajanja 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 vrpce, mnoge niti mogu se provesti do baze. Koristio sam podesivi povećavajući pretvarač kako bih utvrdio koja je žica koja. Prvo sam ga namjestio na napon koji bi samo zapalio labavu LED nit, a zatim probio pozitivni izlaz kroz rupu okvira. 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 pin i djelomično provukao u konektor.

Stezaljke se ne provode nakon prešanja, potrebno ih je i zalemiti kako bi se probila izolacija cakline. Nakon lemljenja igle su gurnute sve do kuće.

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 omogućit će vam da utvrdite koja zaglavlja u izlaznim pinovima morate zamijeniti i treba li zamijeniti bilo koji od BCD linija 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 sinkronizaciju

Radio sat treba dobiti cijelu minutu podataka. Arduino skica treperi na središnjoj traci znamenke 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 u jednoj sekundi različite su duljine, za kodiranje binarnog.

Tu je i lijeni element (svijetli, ali je prigušeniji od ostalih) Sama LED je dobra. Bojim se problema s upravljačkim čipom, ali prvo ću pokušati ponovno ožičiti emajlirani bakar. (zapravo ću vjerojatno pokrenuti dodatnu žicu)

Korak 10: Dovršavanje

Žice se mogu držati u kanalu s duljinom ogoljene izolacije od nekih 1,5 mm2 žice. No 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 pronašao 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.