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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:38

Pretvorite boce od OZO -a u mlijeko u lijepa LED svjetla i upotrijebite Arduino za njihovo upravljanje. Ovo reciklira brojne stvari, uglavnom boce za mlijeko, i koristi vrlo malu količinu energije: LED diode očito troše manje od 3 vata, ali su dovoljno svijetle da ih se vidi. Između ostalog, htio sam vidjeti mogu li napraviti elektroničko svjetlo čini se prijateljskijim za ljude od većine, a pronađeni rotacijski kontroleri su dobar način za to. Osobne zaštitne boce za mlijeko čine jeftin, ali estetski ugodan način za širenje LED rasvjete. Pogotovo ako možete pronaći lijepe okrugle:) Nadogradnja objekta LED rasvjetom nije samo ekološki prihvatljiva, već je i mnogo jednostavnija od izgradnje kućišta od nule. Budući da su LED sićušne, možete ih staviti gotovo bilo gdje i ne proizvode mnogo topline sve dok su raširene i rade pod ispravnim naponom. Ovo uputstvo će se uglavnom baviti fizičkim dizajnom i proizvodnjom, a ja pretpostavit ćemo da imate osnovno znanje o stvaranju elektroničkih sklopova i LED rasvjete. Budući da će se točne LED diode i napajanje koje koristite vjerojatno razlikovati, ući ću samo u osnove 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 stvarno jednostavna, slična elektronici u osnovnoj školi, pa vjerojatno neće uopće nije potrebno dugo da se javiš.

Korak 1: Alati i materijali

Za izradu samih svjetiljki trebat će vam: OZO boce za mlijeko List od 3 mm prozirnog električnog kabela s akrilnom jezgrom od 2 jezgre (ili će to poslužiti žica zvučnika - može biti prilično lagana jer će trajati samo oko 12 V i vrlo malu struju, ovisno o načinu projektiranja) vaš krug). LEDsporniciRelderSolderTermoskupljajuće cijeviStari transformator (zidna bradavica za Amerikance), plus utičnica+utikač koji ide uz nju. Ppletena bakrena žicaSa žicom od pune jezgreZipovi za povezivanjeAlat koji će vam trebati: DrillHulter rezač (usklađen s 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 žiceLajilicaMultimetarTreća ruka (od vitalnog značaja za zajedničko lemljenje komponenti) Fitilj za lemljenje (ako spašavate bilo koje komponente s drugih uređaja) Kablovi za isječke od krokodila testiranje/izrada prototipova). Možda biste im također htjeli napraviti neku vrstu stanovanja. Pokušao sam na različite načine kako ih objesiti, a nalegao sam na savijeni dio PVC cijevi, obješen o strop s rupama izbušenim za kabele. Pokušao sam ih spojiti i sa stropom. Također ih možete objesiti 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. Utičnice za zaglavlje bez matične pločeLM317T regulator naponaBC337 NPN tranzistori 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 redovitost i dosljednost hladni su i nepoželjni (potrebno je raditi na stvaranju prirodnog sjaja dobrih božićnih svjetala). Ne želim ništa blještavo (doslovno). Želim jednu, 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 ovo ugodnom igračkom.

Korak 2: Izrežite i bušite Perspex

Prije svega, izrezat ćemo neke diskove od perspeksa koji će ući u čepove na bocama za mlijeko, zatim izbušiti rupe kroz koje možemo montirati LED diode i kabel. Kad koristite rezač rupa, izbušite komad drveta. Pritiskom vašeg materijala na nešto poput ovoga dok režete pomoći ćete da zadnji rub ostane uredan. Meko drvo vas također obavještava kad ste prošli do kraja, jer zaista možete osjetiti kako se zagrižaji mijenjaju dok se stiže do drva. Nakon što su vaši diskovi spremni, napravite rupe u svim vrhovima boca s mlijekom kako bi odgovarali sredini rupe u perspeksu. Također morate izbušiti rupe spremne za ožičenje i LED diode. Što ćete ovdje učiniti ovisi o vrsti napajanja koje ćete koristiti i kakvim krugovima se želite 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 niti bilo što drugo, samo sam to učinio na oko s bušilicom za baterije, malo sitnica i strpljenjem. Povremeno bi dvije rupe bile previše udaljene ili blizu jedna drugoj za LED noge, ali sve dok ste oprezni, malo savijanja omogućit će im da se uklope. Ako ovo još nema smisla, ne brinite, sljedeći korak trebao bi vam biti jasan.

Korak 3: Montirajte LED diode

Sada provucite LED diode kroz rupe, pazeći da pazite na polaritet. U osnovi ćemo ih povezati tratinčicom, sa svakom negativnom nogom na jednoj LED koja se spaja na pozitivnu nogu na sljedećoj. Koliko ćete ovakvih lanaca, ako uopće postoji, 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 maksimalno što moje napajanje može podnijeti. Također će im trebati otpornik kako bi doveli krug do 12v. Svakako morate imati otpornik na svakoj boci, jer ako to ne učinite, LED će izgorjeti ili barem zagrijati (i postati jače). Isprobao sam ovo s ranim prototipom, a oni su se dovoljno zagrijali bez otpornika da rastope OZO poklopca boce. Pomoću ovog praktičnog LED kalkulatora možete saznati što učiniti sa vlastitim krugom: https://led.linear1.org/led.wizZaslon iz njega u ovom koraku prikazuje točno vrijednosti s kojima sam radio i rezultirajući krug (otpornici se dodaju u sljedećem koraku). Jednom kada vaše LED diode prođu kroz rupe i sigurni ste da je polaritet ispravno, počnite uvijati vodiče zajedno kako je prikazano u slijedu slika za ovaj korak. Kablovi najbliži otvorima za kabel ostaju iskrivljeni jer će oni 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. Također sam se pobrinuo da sva ova svjetla budu dosljedna. Gledajući ih dolje, struja uvijek ulazi s lijeve strane, a zatim oko kazaljki 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, a zatim odrežite višak. Zatim, odvojite duljine električnog kabela, a zatim ih provucite kroz rupe za kabele koje ste izbušili u svaki disk. Omotajte kabele oko LED vodiča, a napon (smeđi) ide do dugog (pozitivnog) voda LED žice. Namotajte bakar oko žica, lemite ga na mjesto i ponovno odrežite višak olova. Dvostruko kabel vratite kroz središnju rupu, a zatim gurnite čep boce niz vodilicu i preko diska. Na drugom kraju lemite otpornik ispravne vrijednosti (u mom slučaju 120 ohma) na pozitivni kabel. Duljina vaših kabela ovisi o tome kako ćete objesiti svjetla. Kao što možete vidjeti na konačnoj slici ovog koraka, odlučio sam koristiti prilično kratke duljine savijanja, jer sam znao da ću ih spojiti na veće duljine i napraviti kućišta koja će prikriti zglobove. Također je lakše raditi s 12 kraćih duljina, nego 12 puno dužih.

Korak 5: Prekidači i kućišta

U ovom trenutku imate niz svjetala ugrađenih u čepove boca za mlijeko i dizajniranih za rad s određenim napajanjem. Osobne zaštitne boce, nakon što ih odlijepite i operete, samo će se uvrnuti natrag u čepove i djelovati kao difuzori lijepog izgleda. Sada biste mogli spojiti svjetla jednostavnom razvodnom kutijom, kao što sam u početku učinio, ili odlučiti 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 u blizini kao prototip u različitim fazama razvoja oko 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 raspršena kućišta. Umjesto da detaljno opisujem svaki korak svake iteracije, u ovaj sam korak stavio izbor slika s bilješkama koje ilustriraju svaku od njih. Ostatak ovaj instruktor će se nositi s najnovijim (i najhladnijim) načinom na koji sam ih odabrao upotrijebiti: Montiran u plastičnu cijev i kontroliran pojedinačno.

Korak 6: Mikrokontrola, komponente, čišćenje

U redu, super. Sada imamo svjetla za boce s mlijekom. No, on-off kontrola nije baš zanimljiva. Što je s zatamnjivanjem i sekvenciranjem? Za to nam je potreban mikrokontroler, a ja ću koristiti Arduino. Također ćemo trebati hrpu komponenti za rad s njim, od kojih ću neke očistiti i reciklirati sa starog hardvera. Koristio sam standardni Arduino za izradu prototipova i provjeru 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 kojim su im govorili što trebaju učiniti je također prilično dostupan. Na web stranici Arduino postoji velika referenca i hrpa dobrih vodiča za početnike na razini Limora Friedmana: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/Tako da moram redizajnirati svoj sklop, složeniji 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 pokrenuo 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 odgovara računu; 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 jednostavan sklop. Uključio sam i neke fotografije starog pojačala koje sam nabavio na lokalnoj tržnici 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 podizanje sustava. Skidanjem sa stare opreme možete dobiti gotovo lijepe stare komponente za gotovo ništa. Pogledajte fotografije za nekoliko savjeta.

Korak 7: Tranzistorski krug

Ne mogu samo prebaciti svjetla kroz arduino, jer oni rade na 12v, a Arduino na 5v. Tranzistori mi omogućuju korištenje manje struje za uključivanje i isključivanje mnogo veće, bez prženja Arduina. Prvi put kad sam odvojio ožičenje za svjetla, svaku sam žicu označio brojem, znajući da ću im se vratiti s Arduinom u nekom trenutku. Budući da koristim NPN tranzistore, koji idu na kraj uzemljenja 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. Namjera mi je bila zalijepiti ga bijelom trakom, s ožičenjem i arduinom unutra, ali to je krenulo malo pogrešno, kao što ćete vidjeti kasnije. Prvo je trebalo testirati moj krug. Tranzistor ima tri pina: kolektor, izlaz napona i bazu. Baza je ona s kojom će Arduino razgovarati kroz 1K otpornik, 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/tranzistori.html Dakle, u osnovi:

• Lemiti otpornike na tranzistorske osnove
• 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 s spojevima kad završe (Ovo je stvarno 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 dobro izolirani). Spojnice spojite na jednu vezu za +12v.
• Lemiti kolektor svakog tranzistora na uzemljenje svakog svjetla, zagrijavajući ga također.
• Upotrijebite kratke dijelove žice kako biste spojili sve odašiljače tranzistora i izgradili ih na jednu uzemljenu vezu.

Zatim će biti spojeni na komunikaciju.

Korak 8: Komunikacijski kabeli

Izrežite i odvojite 12 kabela za lemljenje na otpornike na osnovnim iglama tranzistora. To će biti kabeli 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 žice za lemljenje lemili na utičnice ispravnim redoslijedom, trebali bi se priključiti ravno u arduino i raditi kao namjeravao … moja je to učinila. Fuj. Kad su utičnice dovršene, provucite ih kroz kraj cijevi za sada, zajedno sa spojevima pod naponom i uzemljenjem koje ste ranije spojili. Ako imate oko sebe rezervne zaglavlje, oni olakšavaju upotrebu krokodilskih isječaka za provjeru da li još uvijek radi. Možete reći arduinu da cijelo vrijeme postavlja jednu iglu visoko, a zatim pomoću jedne žice dodirnite iglu za svako svjetlo.

Korak 9: Regulacija napona

Budući da svjetla rade od 12v napajanja, 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 za istjecanje napona od 5V za Arduino, lemio sam, hladnjak 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. Ovdje pogledajte vodič za Arduino mini: https:// arduino. cc/hr/Vodič/ArduinoMinia i ispis za USB adapter ovdje: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBA Nakon što isprobate bljeskajuće sekvence s kodom, itd. Nalazim se na nečemu poput otklonjenog i dotjeranog koda na kraj ovog uputstva. Također primijetite kako testovi krokodilskih isječaka postaju uredniji što se više lemljenja obavlja. To je nekako 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 problema.

Korak 11: Kabeli i razvodna kutija

A sada kontrole. Budući da želim da kontrole budu odvojene od svjetla, trebat će mi neki kabel. Krugu su potrebni spojevi 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 posude. 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. Izradit ću upravljačku kutiju od prazna bijela plastična kutija za moo karticu koju imam već duže vrijeme. Neke se komponente, poput utičnice, također 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 kad 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 kad su na mjestu. Slike bi vam trebale bolje pokazati kako sam napravio svoju razvodnu kutiju, koja je gotovo katastrofalno pogriješila. Prvo sam ga pokušao zalijepiti, a čini se da je plastika nepropusna za superljepljenje … na kraju sam je razvrstao koristeći nekoliko gumenih jastučića unutar kutije, a zatim stavio nekoliko vijaka za kućište računala kroz sve slojeve kutije spojite ih i držite lonac na mjestu. Utičnica je također trebala patentni zatvarač jer nisam imao matice za ugradnju niti na nju.

Korak 12: Sekvencirano svjetlo

Završeno! Dolazi još fotografija i video zapisa, 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 tako prepun žica i komponenti. Zgnječivši ih dalje, 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 čini se ugodno ljudskim. Primijetite li u kodu da brojevi na kojima se stvari uključuju i isključuju nemaju jednolike 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