RGB LED Fiber Optic Tree (aka Project Sparkle): 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Finder du dit værelse lidt for kedeligt? Vil du tilføje lidt gnistre til det? Læs her, hvordan du tager en RGB -LED, tilføjer noget fiberoptisk ledning og får den til at SKINNE!

Det grundlæggende mål med Project Sparkle er at tage en superstærk LED plus et lysende fiberoptisk kabel og tilslutte den til en arduino for at skabe en flot lyseffekt. Dette er en efterligning af fiberoptiske stjernetegninger/lofter, men monteret lodret på grund af ikke at kunne bore i mit loft og bruger ikke en præfabrikeret belysning til at tænde de fiberoptiske ledninger. Så det er virkelig en måde at få fede fiberoptiske effekter på uden at investere i dyre belysningsarmaturer. Tilslutning via LED til en arduino tilføjer også enhver form for tilpasning og farveforbedring! Bedst af begge verdener! Materialer: 10W LED - $ 5 - eBay. ** Advarsel, dette er meget lyst. Se IKKE direkte på dette, når det er tændt. Sæt den under en æske til test eller en anden passende dækning ** Fiberoptisk ende glødetråd - ~ $ 25-30 - jeg købte den online fra TriNorthLighting. Fiberoptisk kabel sælges normalt af foden ved forskellige strengnumre i kablet. Jo færre tråde i et kabel generelt er den tykkere hver enkelt ledning, hvilket betyder et lysere slutpunkt generelt. Tjek denne side for et praktisk diagram over kabletal versus bredde. 12V, 2Amp strømforsyning - ~ $ 10 - Jeg havde en liggende. Hemmelige materialer: De fleste af disse dele er ting, folk vil have rundt omkring og kan genbruges til andre projekter Arduino - $ 25-30 - Jeg brugte et Arduino Uno R3 brødbræt - ~ $ 5 Loddejern - Hvor som helst fra $ 10 til en størrelsesorden højere Kredsløbskomponenter - hver koster kun et par cent, det vanskeligere problem er sandsynligvis, hvor man kan få dem i dag Wire, wire strippers, cutters etc. Tulle - $ 5 - købt fra et håndværk butik. Det er det materiale, jeg brugte til at væve de fiberoptiske tråde på væggen

Trin 1: Oversigt over kredsløbskomponenter

Bortset fra grundlæggende ledning (og LED) har vores kredsløb to hovedkomponenter: transistorer og modstande. Transistorer Så vi har en 10W LED, strømkabel og arduino. Målet er at føre LED'en til brødbrættet og vedhæfte arduinoen til det samme brødbræt, så arduinoen kan udsende en værdi, og LED'en tændes med en vis lysstyrke (svarende til den værdi, arduinoen udsendte). Problemet er, at arduinoen kun kan levere 5V, men vores LED har brug for 12V (Bemærk: dette kan ændre sig afhængigt af hvilken strøm -LED du bruger). Det er her strømforsyningen kommer ind. "Hvordan vil vi nogensinde forbinde arduino, LED og strømforsyning sammen ?!" kan du spørge. Svaret er magi. TRANSISTORENS magi! Forenklet er en transistor en forstærker eller en switch. I dette tilfælde bruger vi det som en switch. Den forbindes med en pin til arduinoen, en anden pin til strømforsyningen og en tredje til LED'en. Når arduino sender en strøm over en bestemt tærskel, vil transistoren 'tænde' og lade strømforsyningsspændingen løbe igennem den og tænde LED'en. Når der ikke er nok strøm fra arduinoen, vil transistoren ikke lade strømforsyningen løbe igennem den, og LED'en vil være slukket. Transistorens koblingstype er kendt som en switch- eller junction -transistor. Der er mange forskellige typer til rådighed, som har forskellige egenskaber som spænding, der er nødvendig på tværs af stifterne, forstærkningen osv. Jeg opfordrer alle interesserede til at læse mere om transistorer for at få en meget bedre forståelse af dem. 10W LED'en har fire pins i alt, på den ene side jorden og på den anden side en pin til hver farve. Hvis vi ønsker at kunne styre hver farve separat (for at kunne vise enhver farvekombination af RGB), skal hver farve have sin egen transistor, så vi har brug for tre transistorer i alt. Flere detaljer om de transistorer, der bruges, vil være i det næste trin. Resistorer Nu, hvor vi har fundet ud af, hvordan LED'en tændes, er der et andet problem. Al denne kraft er ikke nødvendigvis en god ting! Vi ønsker ikke at kortslutte LED'en, så modstande skal tilføjes til den. Af de fire ben på LED'en har jordstiftet ikke brug for en modstand, da den bare skal jordes. Men de tre farvepinde skal bruge mindst en modstand, og da forskellige farver tegner forskellige spændinger, er de ikke nødvendigvis de samme modstande. "Hvordan vil vi nogensinde finde ud af disse værdier ?!" kan du spørge. Svaret er MAGISK. MATEMATIKENS magi! (læs om det er det værd, jeg lover …)

Trin 2: Beregning af kredsløbskomponenter

Transistortype Som sagt i det foregående trin er de transistorer, der bruges her, af skiftende sort. Hvilken specifik type transistor er nødvendig i et kredsløb afhænger af, hvad kredsløbet kræver, men i dette kredsløb er en 2N2219 transistor egnet. Bemærk, du kan bruge en anden transistor end 2N2219, så længe den har de rigtige specifikationer for det kredsløb, du arbejder på. (Den mere almindelige 2N2222 transistor bør også være egnet) Afhængig af transistortypen vil transistorens tre ben være enten "emitter, base, kollektor" eller "gate, source, drain". 2N2219 -typen er den tidligere. Der er mange typer transistorlegemer, så for at afgøre, hvilken pin der svarer til emitteren, basen og samleren, er det på tide at konsultere dit specifikationsark! Transistoren har også brug for to modstande. Man forbinder transistorens base med arduinoen - dette kan være en hvilken som helst værdi, generelt omkring 1kΩ. Dette bruges, så enhver falsk strøm fra arduinoen ikke får transistoren til at udløse og ved et uheld tænde lyset. Den anden modstand, der er nødvendig, forbinder basen med jorden og er generelt en stor værdi som 10kΩResistortyper For at tilslutte strømforsyningen til LED'en skal vi bruge nogle modstande. Hver farve på LED'en har en anden påkrævet spændingsindgang. De specifikke værdier afhænger af din anvendte LED, men for en standard 10W LED vil disse sandsynligvis være i det rigtige område: Rød - 6-8 V Grøn - 9-12 V Blå - 9-11 V Strøm krævet af LED: 3 milliAmps (mA) Strømforsyningsspænding: 12 V Så situationen er: vi bruger en 12 V strømforsyning til at tænde LED'en, og hver farve skal modtage en spænding mindre end det. Vi er nødt til at bruge modstande til at reducere spændingen, hver farve på LED'en faktisk ser. For at bestemme værdien af den nødvendige modstand er det tid til at konsultere Ohms lov. For eksempel for den røde farve: Spænding = Strøm * Modstand…. Omskriv til modstand = Spænding (fald) / Strømmodstand = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (Værdien af 4 V er fra 12V (strømforsyning) - maks. Rødt område (8 V)) Vi er dog ikke færdige endnu. Afhængigt af din modstandstype (dvs. dens størrelse) kan kun en vis mængde strøm spredes af den. Hvis vi bruger modstande, der ikke kan sprede nok strøm, brænder vi dem ud. Formlen til beregning af effekten på tværs af modstanden kommer fra Ohms lov: det er effekt = spænding * strøm. Effekt = 4V * 0,3 A = 1,2 W Det betyder, at vi har brug for en 13,3Ω, 1,2 W (mindst) modstand for at sikre, at vores LED er sikker. Problemet er, at de mest almindelige modstande kommer i 1/4 W eller mindre. Hvad skal man gøre?! Ved at bruge magien ved at opsætte modstande parallelt kan vi løse problemet. Ved at kombinere fire (1/4 W) modstande parallelt tilføjer den samlede effekttab 1 W. vi bruger lidt mindre). Tilføjelse af modstande parallelt får deres modstand til at falde proportionalt (hvilket betyder, at hvis vi kombinerer fire 13,3 Ω modstande parallelt, vil den samlede modstand kun være ~ 3 Ω) For at få den rigtige modstand og effekttab kan vi kombinere fire 68 Ω 1/4W modstande i parallel. Vi får dette tal ved at gange 13,3Ω med fire, hvilket er ~ 53Ω og derefter tage den næsthøjeste standardværdi for en modstand. Samlet set: For at drive den røde farve skal vi bruge enten en 13,3Ω 1W modstand eller fire 68Ω 1/4W modstande parallelt. For at beregne den modstand, der er nødvendig for de andre farver, skal du bruge den samme proces. Resumé af nødvendige kredsløbskomponenter: 3 x 2N2219 transistorer 3 x 1kΩ modstande 3 x 10 kΩ modstande Rød: 4 x 68Ω 1/4 W modstande Blå: 4 x 27Ω 1/ 4W modstande Grøn: 4 x 27 Ω 1/4W modstande

Trin 3: Kredsløbsskema / Konstruktion af kredsløbet

Efter at have gennemgået matematikken og samlet alle de nødvendige stykker er det tid til at sætte dem sammen!

Tag først din strømforsyning, og afbryd den forbindelse, den har for enden, og isoler strøm- og jordledningerne. Tilføj jordledningen til en af brødbrædderne. Lodde strømkablet til loddetøjet de nødvendige modstande på LED'en. Byg derefter kredsløbet som angivet på kredsløbsdiagrammet. Bemærk, at alle grunde i kredsløbet (arduino -jord, transistor -grunde, strømforsyningsgrunde) skal være forbundet på en eller anden måde.

Trin 4: Arduino -kode

Vi er næsten der! Tid til at forbinde vores kredsløb med arduinoen.

Koden her kører bare RGB LED'en gennem en farvecyklus (dvs. tjekker hele regnbuen). Hvis du kender arduino, er dette ikke for kompliceret. Denne kode blev ikke oprindeligt skrevet af mig, men jeg kan ærligt ikke huske, hvor jeg downloadede den fra; det var open source. Hvis jeg husker det, eller hvis nogen kender kilden, vil jeg med glæde nævne det. Skitsen er indsat herunder. Bare sørg for, at nålværdierne i skitsen svarer til stifterne på arduinoen, der bruges til at forbinde til LED'en. Alt, hvad koden gør, er at sende en individuel værdi (fra 0 til 255) til hver af LED -farvenåle. Hvis du vil have en bestemt farve, skal du tjekke et RGB -farveskema // Kører en RGB -LED gennem en farvehjulscyklus int lysstyrke = 0; // hvor lysende LED'en er. Maksimal værdi er 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GRØN 9 hulrumsopsætning () {// erklær stifter for at være en output: pinMode (RØD, OUTPUT); pinMode (GRØN, OUTPUT); pinMode (BLÅ, OUTPUT); } // fra 0 til 127 void displayColor (uint16_t WheelPos) {byte r, g, b; switch (WheelPos / 128) {case 0: r = 127 - WheelPos % 128; // Red down g = WheelPos % 128; // Grøn op b = 0; // blå off pause; sag 1: g = 127 - WheelPos % 128; // grøn dun b = WheelPos % 128; // blå op r = 0; // rød afbrud; sag 2: b = 127 - WheelPos % 128; // blå ned r = WheelPos % 128; // rød op g = 0; // grøn off pause; } analogWrite (RØD, r*2); analogWrite (GRØN, g*2); analogWrite (BLÅ, b*2); } void loop () {displayColor (rad); forsinkelse (40); rad = (rad+1) % 384; }

Trin 5: Tilføjelse af de fiberoptiske ledninger

Selvom du ikke fuldfører dette trin, er det fine, at vi nu har en fantastisk, lys, fuldt tilpasselig RGB LED. Jeg valgte at kombinere det med fiberoptik, men virkelig kan du gøre hvad du vil! Lav en sød spotlight? Tænd en diskokugle? Så mange muligheder!

Jeg købte oprindeligt fem fod 50 tråd fiber, 10 fod 12 tråd fiber og 5 fod 25 tråd fiber. Jeg endte med at skære længden i to, så jeg ville have flere pletter, selvom ledningerne selv var kortere. Jeg valgte at lave et træ, da jeg ikke kunne montere dem gennem en væg. Tylen blev limet på væggen via gummicement (tyllen er temmelig let, så tape kan være tilstrækkelig). Fibrene trådes gennem tyllen ind i et trælignende mønster. Ved hjælp af en tom/udtørret sodavand placeres LED'en i bunden, og fibrene tilføjes til toppen af den. Det største problem på dette tidspunkt er at forsøge at sikre, at lyset går gennem fibrene i stedet for bare at gå ud gennem toppen af sodavandskanden. Det kan hjælpe at indpakke fibrene tæt i folie, men jeg foreslår, at du prøver den opsætning, du tror, kan fungere. Sæt alle disse stykker sammen, og vi har vores træ!

Trin 6: Festtid

Der er ikke andet at gøre end at dæmpe lysene, tænde for arduinoen og sole sig i lyset af vores nye fiberoptiske opsætning!

Jeg har også vedhæftet en video af opsætningen. Det ser bedre ud personligt, men du kan se det langsomt bevæge sig gennem et farvehjul.