"Charlottes web" stil LED -filamentur: 10 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Lige siden jeg første gang så LED-glødelamperne, har jeg tænkt på, at filamenterne skal være gode til noget, men det tog indtil lukningen af en lokal elektronikdelbutik, før jeg købte nogle pærer med det formål at smadre dem og se, hvad jeg kunne gøre med filamenterne.

Det tog ikke lang tid at beslutte, at de ville lave et interessant ur, og at det ville være meget sjovt at flyde segmenterne i luften, der kun var suspenderet af deres strømledninger.

Midt i vejen med at bygge det indså jeg, at det på en mærkelig måde mindede om spindelvævet med at skrive ind fra bogen "Charlottes web"

Husk på, at denne enhed har 80V på det bare metalstel. Men ved hjælp af en isolerende DC-til-DC-omformer og strømforsyning betyder det, at det er muligt at røre rammen og ikke få et stød. Eller det har jeg i hvert fald ikke.

Trin 1: Påkrævede dele

Mine eksperimenter viste, at lysdioderne har brug for omkring 55 volt for at lyse op og lyse med fuld effekt omkring 100V. I brug er de arrangeret i serie-par til 230V / 240V markeder og ren parallel til 110V markeder. Der er en slags controller i lampedækslet, men jeg besluttede ikke at prøve at genbruge det, da jeg ønskede, at filamenterne skulle lyse meget mindre lyst. Et fuldt lyst LED-ur ville være smertefuldt at læse. Et 7-segment displayur har brug for 27 kontrollinjer, og i første omgang havde jeg tænkt mig at bruge en Arduino Mega. Men da jeg diskuterede styringen af 100V (eller deromkring) strøm gennem lysdioderne med en mikrokontroller på en ikke -relateret IRC -kanal, fik jeg at vide om eksistensen af DS8880 driverchips til vakuumfluorescerende displays. Disse er perfekte til opgaven, da de tager 4 bits BCD-inputdata pr. Ciffer og konverterer til 7 segmentdrevssignaler med indbygget og variabel strømstyring op til 1,5mA. Test viste, at 1,5mA var ideel til denne applikation. Faldet fra 7 bits til 4 bits pr. Ciffer betød også, at jeg kunne bruge en Arduino Nano eller Uno til kontrollen, da der kun er brug for 13 kontrollinjer. (2 x 4 bit 0-9 kanaler, 1 x 3-bit 0-7 kanal og 1 x 2-bit 0-3 kanal)

Jeg besluttede at bruge MSF 60kHz radiosignal til at få Arduinoen til at kende tidspunktet på dagen. Jeg har brugt dette før med en vis succes ved hjælp af modtagermoduler på hylden, hvoraf jeg måtte aflevere et. Disse virker dog sværere at finde i øjeblikket, så det kan være lettere at bruge et WiFi -modul, hvis nogen har lyst til at lave deres egen version af dette ur.

Under testen fandt jeg ud af, at den Arduino Nanos, jeg alle havde, syntes at have en dårlig urbase, jeg brugte timer på at vente på, at de skulle synkronisere, derefter forsøgte jeg i desperation at tilslutte en gammel Duemilanove, og det synkroniserede i det første minut og blev brugt.

For at skabe den 80V, der var nødvendig for at drive filamenterne, brugte jeg en DC til DC -konverter. Der er mange tilgængelige, der fungerer fra 12V. Arduino kan drives af 12V og skaber en praktisk 5V forsyning ud fra logikken derfra. Men jeg glemte denne kendsgerning og købte en dyr 5V input en. Dette kan stadig være et godt valg, det betyder, at uret også kører fra USB under programmeringen, og den dyre konverter har 5kV isolerede udgange. (hvilket betyder, at 80V -rammen flyder, hvilket reducerer chokrisikoen meget)

Lysdioderne er tilgængelige på eBay, det er ikke nødvendigt at smadre pærer for at høste dem.

Indkøbsliste:

Selvstrømmende kobbertråd. 34 SWG (31 AWG / 0,22 mm) fungerer.

Arduino

4 x DS8880 VFD -drivere

Mindst 28 LED -filamenter (men de går let i stykker, så få mindst 25% reservedele)

DC-til-DC-konverter

47µF 5V kondensator

4.7nF 100V kondensator

Ramme materiale (jeg brugte 3 mm x 3 mm x 0,5 U-sektion messing)

En slags base

Cyanoacrylatklæbemiddel

DC-indgangsstik (eller panelmonteret USB)

60kHz (eller lignende) modtagermodul og antenne.

7-benede hanhuse (og matchende krympeklemmer)

Trin 2: Bor rammematerialet

Rammen er lavet af en 1 m længde af 3 mm messing U-sektion (vægtykkelse 0,5 mm) og vil ikke foreslå noget lettere end det.

Lysdioderne styres af omskiftere med lav side. Det betyder, at hver LED er forbundet til en ledende ramme ved 80V på anoden, og derefter fører en isoleret ledning gennem rammen til kontrol -IC'erne.

Rammen skal bores til ledningerne. Jeg besluttede at bore huller ved en regelmæssig stigning på 10 mm og lavede en lille guide-jig for at indstille afstanden. En rille i bunden holder rammekanalen og en nål (unbrakonøgle på billedet) indekser på et eksisterende hul og gør det muligt at bore yderligere to i den valgte afstand.

Borejiggen fungerer også som en bøjningsjig. Den har en rille, der forhindrer U-kanalen i at sprede sig under bøjning.

Jeg brugte 1 mm huller, men mindre ville sandsynligvis have været bedre, hvilket gjorde limning lettere.

Trin 3: Bøj rammen

Jeg printede en skabelon til den ydre ramme og LED -positionering. Dette blev tapet til arbejdsbordet, og derefter bøjede jeg forsigtigt messingrammen for at matche.

Bøjninger med den åbne side af U'et til ydersiden var lette, men det var umuligt at lave de indvendige bøjninger uden at bryde kanalen, før jeg glødede materialet med en blæserbrænder. Det havde brug for en smule glatning efter glødning, så det er bedst at kun annealere de bits, der faktisk har brug for det. Varm simpelthen op med blæseren, indtil den lyser kedeligt og ikke varmere. At gå for langt og smelte det ville være uhjælpsomt.

Engang for at forme rammen blev tapet ned til skabelonen.

Skabelonen kan findes som PDF her. Hvis den udskrives i skalaen 1: 1 (passer til A3 -papir), er perimiteren nøjagtigt 1 m, så den passer til materialets længde.

Trin 4: Tilslut LED'erne

Bestem først, hvilken ende af LED'en er anoden (forbindes til positiv spænding). På mine lysdioder var dette markeret med et lille hul lige nær enden af plastbelægningen.

Disse ender har alle brug for lodning til ledninger, der er loddet til rammen. Jeg er ikke helt tilfreds med mit ledningsmønster, så jeg vil afstå fra at komme med forslag. Stik ledningerne gennem dit valgte hul, træk noget stramt og loddet på plads. Skær derefter det overskydende af. Jeg brugte min Veropen som en dispenser og holder til ledningen, dels fordi det var den korrekte slags isolering (den type, der kan loddes igennem uden afisolering, kendt som "selvstrømmende")

Du kan derefter begynde at opbygge cifrene og sikre kontakten (katode) ledninger med cyanoacrylatklæbemiddel på det tidspunkt, hvor de passerer gennem hullerne i rammen. Sørg for, at du efterlader masser af længde for at løkke hele vejen rundt om rammen og ind i basen / kontrolboksen.

Du kan støtte ledningerne fra hinanden for at få runde hjørner og undgå, at ledninger passerer foran cifre. Lod dem, hvis de er strømledninger, lim dem, hvis de skifter ledninger. Cifrene i hjørnerne ligner, at ledningerne skal røre ved hinanden, men når det er nødvendigt, er det let at holde dem isoleret fra hinanden.

Trin 5: Lav basen og rammefødderne

Jeg lavede en bund af egetræ og bearbejdede messingfødder til rammen på min CNC drejebænk. Men enhver form for kasse ville klare sig, og 3D-printede fødder til rammen ville fungere fint, er jeg sikker på.

Fødderne holdes nede med M5 -skruer i borede huller forskudt fra midterrammens hul. Skruerne passer ind i slots, der er bearbejdet i bunden. Ledningerne passerer gennem de samme åbninger. Slidserne gør det muligt at justere afstanden mellem fødderne for at indstille spændingen i ledningerne (til en vis grad).

En af skruerne har desuden en øje og ledning til at levere +80V strøm til messingrammen.

STL -filerne til antennebeslaget og printkortmonteringen er på min Github.

Trin 6: Lav og test kontrol -printkortet

Midlerne til at lave kontrol -printkortet er dækket af en tidligere Instructable.

Jeg arbejdede ikke ud fra en skematisk opgave, jeg fandt frem til det, mens jeg gik. Jeg har dog lavet en skematisk efter det faktum.

PDF -format eller KiCAD

Denne skematik kan mangle nogle fejl, som Arduino -skitsen har kodet rundt, og kan have ekstra fejl, som det rigtige ur mangler.

De vigtige punkter at huske på er, at DC-DC-omformeren skal tilsluttes V-in-stiften på Arduino, og den logiske effekt og radiomodtager skal tilsluttes den regulerede 5V. Dette betyder, at Arduino og konverter kan køre fra enhver PSU op til 12V, og logikken stadig kun ser reguleret 5V.

Trin 7: Monter cifrene på basen, og sorter alle trådene

Med ledningerne midlertidigt holdt fast i kanalen med små bånd af tape kan de mange tråde føres ind i basen. Jeg brugte en justerbar trin-up-konverter til at finde ud af hvilken ledning, der var hvilken. Jeg indstillede den først til en spænding, som bare ville tænde et løst LED -filament og derefter stak den positive output gennem et rammehul. Ved derefter at røre den afskårne ende af den emaljerede kobbertrådende til den negative forsyningstråd fra konverteren kunne jeg se, hvilket segment hver led svarede til. Jeg pressede derefter tråden til en nål og slidsede delvist ind i et stik.

Terminalerne leder ikke efter krympning, de skal også loddes for at bryde igennem emaljens isolering. Efter lodning blev stifterne skubbet helt hjem.

Trin 8: Flash Arduino

Arduino -skitsen kan findes her.

github.com/andypugh/LEDClock

Der er to skitser, en til at køre uret og en, der simpelthen løber gennem tallene 0 til 9 på hver kanal.

Denne testskitse giver dig mulighed for at finde ud af, hvilke overskrifter i output -benene der skal skiftes, og hvis nogen af BCD -datalinjerne skal byttes. (Hvis du ser på skitsen, vil du se, at jeg havde brug for at skifte et par kanaler på grund af kabelføring, disse var lettere at rette i software).

Trin 9: Vent i frustration på Radiosynkronisering

Radiouret skal have et helt minut med data. Arduino-skitsen blinker midterlinjen i ti-timers-cifret for at ekko de indgående radiodata, og minutterne viser, hvor mange upassede databit der er ankommet. Hvis det kommer til 60, er der gode data, og tiden vises.

I en ånd af fuld offentliggørelse er dette en simulering. Jeg kunne kun synes at få den til at synkronisere, når den blev strømført fra USB på min Mac, og når den var placeret et sted, der ikke var fotogenisk. I tilfælde af reelle data er ét sekunders impulser forskellige længder, for at kode binæren.

Der er også et dovent element (det lyser, men svagere end de andre) Selve LED'en er god. Jeg frygter et problem med driverchippen, men jeg vil først prøve at genforbinde det emaljerede kobber. (faktisk vil jeg nok bare køre en ekstra ledning)

Trin 10: Afslutning

Trådene kan holdes inde i kanalen med en længde af den afisolerede isolering fra nogle 1,5 mm2 ledning. Men pas på ikke at beskadige de tynde ledninger.

Ansvarsfraskrivelse: Jeg hævder ikke at være den første til at tænke tanken om at bruge disse filamenter til et ur, men jeg kom på ideen uafhængigt. Da jeg undersøgte for egnede chauffører, fandt jeg dette indlæg fra 2015, der viser et ur fremstillet af de samme filamenter (selvom det ser ud til at være fleksibelt, hvilket ville have været meget lettere).

Jeg er måske den første til at dingle dem i rummet på deres strømkabler, men jeg ville heller ikke bekymre mig om at satse på det.