Adresserbare mælkeflasker (LED -belysning + Arduino): 12 trin (med billeder)

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

Gør PPE -mælkeflasker til flotte LED -lamper, og brug en Arduino til at styre dem. Dette genbruger en række ting, hovedsageligt mælkeflaskerne, og bruger en meget lav strømstyrke: LED'erne spilder tilsyneladende mindre end 3 watt, men er lyse nok til at se. Blandt andet ville jeg se, om jeg kunne lave en elektronisk lys føles mere menneskevenligt end de fleste, og fundet roterende controllere er en god måde at gøre dette på. PPE -mælkeflasker giver en billig, men æstetisk tiltalende måde at diffundere LED -belysning på. Især hvis du kan finde flotte runde:) Modning af et objekt med LED -belysning er ikke kun miljøvenligt, men også meget mere ligetil end at bygge et hus fra bunden. Fordi lysdioder er små, kan du placere dem næsten overalt, og de producerer ikke meget varme, så længe de er spredt ud og kører med den korrekte spænding. Denne instruktive vil hovedsageligt beskæftige sig med fysisk design og produktion, og jeg er går ud fra, at du har en grundlæggende viden om at skabe elektroniske kredsløb og LED -belysning. Da de nøjagtige lysdioder og strømforsyning, du bruger, sandsynligvis vil variere, vil jeg kun gå ind på det grundlæggende i mit kredsløb med hensyn til specifikationer. Jeg vil også forsøge at henvise dig til nyttige ressourcer og forklare mere om Arduino -mikrokontrolleren og kode, der fortæller dem at arbejde i rækkefølge. Elektronikken i grundlæggende LED -belysning er virkelig enkel, ligner folkeskoleelektronik, så sandsynligvis ikke tage lang tid, før du overhovedet afhenter.

Trin 1: Værktøjer og materialer

For at fremstille lysene selv skal du bruge: PPE -mælkeflasker Ark med 3 mm klart akryl 2 -leder elektrisk kabel (eller højttalerkabel gør - det kan være temmelig let, da det kun vil tage omkring 12v og meget lidt strøm, afhængigt af hvordan du designer LED'erResistorerSolderVarmekrympeslangeEn gammel transformer (vægvorte til amerikanere), plus stikkontakt+stik til at følge med. flettet kobbertrådFast kernewireZipbåndVærktøjer du skal bruge: Borehulsfræser (tilpasset bredden af dine mælkeflaskehætter - se trin 2) Assorterede små bor bits Junior hacksav (afhængigt af hvad du bruger som hus) Skruetrækkere Wirestripper Sideskærere/Wire clippers Loddejern Multimeter Tredje hånd (afgørende for lodning af komponenter sammen) Aflodning af væge (hvis du redder komponenter fra andre enheder) Krokodilleklipledninger (til test/prototyping). Du vil måske også lave en slags bolig til dem. Jeg har prøvet forskellige måder at hænge dem på, og slog mig ned på en bøjet sektion af PVC -rør, der blev hængt fra loftet med huller boret til kablerne. Jeg prøvede også at hæfte dem til loftet. Du kan også hænge dem gennem et stykke bord monteret på loftet, fra rørledning eller endda lave huller i selve loftet for at rumme ledningerne og drive dem fra en hems. Trin 5 viser og taler om et par af disse muligheder. Ovenstående er alt hvad du skal bruge for at lave nogle lys, der fungerer med en grundlæggende tænd/sluk -kontakt. For at give dem mere avancerede funktioner som fading eller sekventering, skal du også bruge en masse komponenter som f.eks. Transitorer og en mikrokontroller: Arduino miniMini USB -adapter til ovenstående eller FTDL USB til header -ledning. vist nedenfor, men mere om dem og hvordan de fungerer sammen i trin 6. Der er også et kabinet til switchboks, som kan være alt hvad du kan lide. Jeg så en dejlig rund nadveræske i Japan -rummet på British Museum, men de ville ikke lade mig få det. Til sidst brugte jeg en hvid plastik moo -kasse, fordi den passer så godt til temaet:) Med sådan et kredsløb på plads er der alle mulige ting, du kan programmere en arduino til at gøre med det. Jeg kan godt lide kinetisk belysning, men jeg finder blinkende julelys osv. Prangende og mekanisk. Deres regelmæssighed og konsistens er kold og uvelkommen (det skal arbejde for at skabe det naturalistiske glimt af gode julelys). Jeg vil ikke have noget prangende (bogstaveligt talt). Jeg vil have en enkelt, analog kontrol til lysene, der føles meget menneskelige, der simpelthen sekvenserer den måde, de tænder og slukker på. Kode til det, kombineret med en dejlig følelsesskive og en æstetisk tiltalende aluminiumsknap gør dette til et behageligt legetøj.

Trin 2: Skær og bor Perspex

Først og fremmest skal vi skære nogle perspex -skiver for at gå ind i hætterne på mælkeflaskerne og derefter bore huller, hvorigennem vi kan montere lysdioderne og kablet. Når du bruger hulskæreren, skal du bore i et stykke træ. At trykke dit materiale mod sådan noget, mens du klipper, hjælper med at holde bagkanten pæn. Blødt træ giver dig også besked, når du er gået hele vejen igennem, da du virkelig kan mærke, hvordan boret skifter, når det når træet. Når dine skiver er klar, skal du lave hul i alle dine mælkeflasketoppe, så de matcher midten Du skal også bore huller klar til ledninger og lysdioder. Hvad du præcist gør her, afhænger af hvilken slags strømforsyning du vil bruge, og hvilken slags kredsløb du vil tilslutte til den. Mine bruger tre lysdioder pr. Lys, som jeg arrangerede jævnt omkring disken. Du skal bruge et par huller til at føre benene på hver LED igennem og to huller store nok til at føre de to tråde af dit kabel igennem. (Se billedet for forklarende bemærkninger). Jeg brugte ikke en skabelon eller noget til dette, jeg gjorde det bare med øjet med et batteri bor, nogle små bits og tålmodighed. Lejlighedsvis ville to huller være lidt for langt fra hinanden eller tæt sammen for LED -benene, men så længe du er forsigtig, vil en lille smule bøjning give dem mulighed for at passe. Hvis dette ikke giver mening endnu, skal du ikke bekymre dig, det næste trin bør gøre det klart.

Trin 3: Monter lysdioder

Nu skal lysdioderne springes gennem hullerne og være omhyggelige med at observere polaritet. Vi vil dybest set daisy kæde dem, med hvert negative ben på en LED, der forbinder til det positive ben på det næste. Hvor mange du daisy chain som denne, hvis overhovedet, afhænger af spændingen på den strømforsyning, du bruger. Min er 12v, og mine lysdioder har en fremspænding på 3,3, så 9,9 volt på tre lysdioder er det maksimale, min forsyning kan klare. De skal også bruge en modstand for at bringe kredsløbet op til 12v. Du bør helt sikkert have en modstand på hver flaske, for hvis du ikke gør det, vil lysdioderne brænde ud eller i det mindste blive varme (og lysere). Jeg prøvede dette med en tidlig prototype, og de løb varmt nok uden en modstand til at smelte flaskedækslet. Du kan bruge denne praktiske LED -lommeregner til at finde ud af, hvad du skal gøre med dit eget kredsløb: https://led.linear1.org/led.wiz Screengrab fra det i dette trin viser nøjagtigt de værdier, jeg arbejdede med og det resulterende kredsløb (Modstandene tilføjes i det næste trin). Når dine lysdioder er gennem hullerne, og du er sikker på, at polariteten er korrekt, begynd at vride ledningerne sammen som vist i billedsekvensen for dette trin. Ledningerne tættest på kabelhullerne efterlades untwistede, fordi de vil blive loddet til kablet frem for hinanden. Bliv ved med at gøre dette med dem alle, og sørg for kun at forbinde positivt til negativt frem for pos-pos eller neg-neg. Jeg sørgede også for at holde alle disse lys konsekvente. Når man ser ned på dem, går strømmen altid ind til venstre og derefter med uret omkring lysdioderne, der er jordet gennem det venstre hul.

Trin 4: Loddekomponenter

Nu skal vi lodde alt på plads. Først og fremmest skal du lodde alle dine par snoede ledninger sammen og derefter klippe det overskydende af. Næste strimlelængder af det elektriske kabel træk dem derefter gennem de kabelhuller, du borede i hver skive. Vik kablerne rundt om LED -ledningerne, med strømførende (brun) til den lange (positive) ledning af LED -strengen. Spol kobberet rundt om ledningerne, lod det på plads, og tag eventuelt overskydende bly af igen. Dobbel kablet tilbage gennem det midterste hul, og skub derefter flaskehætten ned på ledningen og over disken. I den anden ende loddes en modstand af den korrekte værdi (i mit tilfælde 120 ohm) til det positive kabel. Længden af dine kabler afhænger af, hvordan du vil hænge dine lys. Som du kan se på det sidste billede af dette trin, valgte jeg at bruge ret korte flekslængder, fordi jeg vidste, at jeg ville forbinde dem med længere længder og lave huse, der ville skjule leddene. Det er også lettere at arbejde med 12 kortere længder, frem for 12 meget længere.

Trin 5: Afbrydere og huse

På dette tidspunkt har du et sæt lys monteret i mælkeflaskehætter og designet til at køre med en bestemt strømforsyning. PPE -flaskerne, når du har mærket og vasket dem, skrues lige tilbage i hætterne og fungerer som flotte diffusorer. Du kan nu tilslutte lysene med en simpel switchboks, som jeg gjorde i starten, eller vælge at gøre noget mere komplekst, som at køre dem med den samme strømforsyning, men også en mikrokontroller for at få dem til at gøre mere interessante ting. På grund af tidsbegrænsninger har jeg haft disse lamper rundt som en prototype i forskellige udviklingsstadier i omkring 18 måneder, og på den tid har jeg monteret dem på to forskellige måder med tre forskellige switchbokse. Jeg eftermonterede dem også med nogle bedre lysdioder, der gav et lidt blåere lys og havde diffuse kabinetter. I stedet for at beskrive hvert trin i hver iteration, har jeg lagt et udvalg af billeder i dette trin med noter, der illustrerer hver af dem. denne instruktive vil behandle den nyeste (og sejeste) måde, jeg har valgt at bruge dem: Monteret i plastrør og styret individuelt.

Trin 6: Mikrokontrol, komponenter, rensning

Ok, så, fantastisk. Vi har lygter til mælkeflaske nu. Men on-off kontrol er ikke særlig interessant. Hvad med dæmpning og sekvensering? Til dette har vi brug for en mikrokontroller, og jeg skal bruge en Arduino. Vi skal også bruge en masse komponenter til at arbejde med det, nogle af dem vil jeg rense og genbruge fra gammel hardware. Jeg brugte en standard Arduino til prototyper og sørgede for, at jeg kunne kode, hvad jeg ville (jeg er stadig meget meget nybegynder i den slags): https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimilaOg købte en af disse plus en USB -adapter for at gå i det faktiske lys: https://arduino.cc/en/ Main/ArduinoBoardMiniHvis du ikke allerede har hørt om dem, er Arduinos smukke små prototypeplatforme, der giver dig mulighed for billigt at begynde at lære om mikrokontrollere. Det programmeringssprog, der bruges til at fortælle dem, hvad de skal gøre, er også rimeligt tilgængeligt. Der er stor reference på Arduino -webstedet og en flok gode øvelser på begynderniveau af Limor Friedman: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/So I har brug for at redesigne mit kredsløb, mere komplekst for at rumme en arduino mini. Jeg vil have det til at være i stand til at tænde og slukke dem ifølge en læsning fra et rotationspotentiometer, hvilket betyder at inkorporere transistorer i kredsløbet for arduinoen at udløse som switches. Arduino kører også på 5v, så jeg skal producere en reguleret 5v forsyning fra min eksisterende 12v, medmindre jeg bruger to vægvorter. LM317T passer til regningen; ved kun at bruge et par modstande med det (detaljeret senere) kan jeg få det til at skubbe den rigtige spænding ud for arduinoen. Her er en reference til LM317T: https://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htmJeg har medtaget nogle billeder af komponenterne herunder, som faktisk vil danne et ganske simpelt kredsløb. Jeg har også inkluderet nogle fotos af en gammel forstærker, jeg fik fra et lokalt marked for 2 pund. Den har smukke aluminiumsknapper, der højst sandsynligt ville koste mere end 2 pund hver, og en hel masse flotte potentiometre og fede kontakter til opstart. Rensning fra gammelt udstyr kan give dig nogle virkelig flotte gamle komponenter for næsten ingenting. Se billederne for et par tips.

Trin 7: Transistorkredsløb

Jeg kan ikke bare skifte lysene gennem arduinoen, for de kører ved 12v og Arduino kører ved 5v. Transistorer tillader mig at bruge en mindre strøm til at tænde og slukke en meget større, uden at stege Arduinoen. Første gang jeg adskilte ledningerne til lysene, mærkede jeg hver ledning med et nummer, vel vidende at jeg ville vende tilbage til dem med en Arduino på et tidspunkt. Da jeg bruger NPN -transistorer, der går på jordens ende af kredsløbet, bliver jeg nødt til at adskille alle disse kabler og begynde at splejse de +12v sammen. Ved hjælp af højttalerkabel holdt jeg fast ved konventionen, at den sortstribede side af hvert par ville være levende, mens almindelig ville være jord. Det er vigtigt at lave og holde fast i konventioner som dette for ikke at gå tabt senere. Efter at have adskilt alle ledninger, savede jeg et slidt hul i toppen af røret til ledninger. Det var min hensigt at forsegle det igen med hvidt gaffertape med ledninger og arduino indeni, men det gik lidt galt, som du vil se senere. Først var at teste mit kredsløb. Transistoren har tre ben: en kollektor, spænding ud og base. Basen er den, Arduino vil tale med gennem en 1K modstand, kollektor vil tage strøm fra jordforbindelsen, og spænding ud går til jorden. Testen virker. Flere oplysninger om brug af transistorer med Arduinos her: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (Bemærk 1K -modstanden mellem Arduino og basisnålen der) her er også en primer på transistorer: https:// www.mayothi.com/transistors.html Så grundlæggende:

• Loddemodstande til transistorens basestifter
• Separat jordforbindelse for hvert lys og nummer, så du kan holde dem i en forståelig rækkefølge.
• Splice alle strømførende forbindelser til lysene sammen, varmekrympning over splejserne, når de er færdige (Dette er virkelig vigtigt, da ledningerne bliver pakket tilbage i røret, ville det være for sandsynligt for dem at kortslutte lyset, når de er pakket, hvis de ikke var ordentligt isoleret). Byg skarvene ned til en enkelt forbindelse til +12v.
• Lodde samleren af hver transistor til jordforbindelsen for hvert lys, og varmekrymp den også.
• Brug korte trådstykker til at splejse alle transistoremitterne sammen og bygge dem ned til en enkelt jordforbindelse.

Derefter bliver de tilsluttet kommunikation.

Trin 8: Kommunikationskabler

Klip og fjern 12 kabler til lodning til modstandene på transistorernes bundnåle. Disse vil være de kabler, som arduinoen bruger til at tale med transistorer. Glem ikke varmekrympningen. Når kablerne er på plads, skal du lodde dem til stikkontakter, så de passer til stifterne på Arduino Mini. Jeg brugte ben 4 - 13 og ben AD0 (14) og AD1 (15) som de 12 udgangsstifter til at skifte transistorer. Du kan finde pinout til Arduino Mini her: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMiniHvis du lodder dine kommu -ledninger til stikkontakterne i den rigtige rækkefølge, skal de tilsluttes direkte til arduinoen og fungere som bestemt … min gjorde. Puha. Når stikkene er færdige, skal du tråde dem gennem enden af røret for nu, sammen med de spændingsførende og jordforbindelser, du splejset tidligere. Hvis du har nogen ekstra pinhoveder rundt, gør de det lettere at bruge krokodilleklip til at teste, at alt stadig fungerer. Du kan fortælle arduinoen at sætte en enkelt stift højt hele tiden, og derefter bruge en ledning fra den til at røre stiften for hvert lys efter tur.

Trin 9: Spændingsregulering

Da lysene kører fra en 12v forsyning, skal der være en spændingsregulator, der sænker den til 5v for arduinoen. Indtast LM317T, som giver en udgangsspænding afhængigt af de modstande, du forstærker den med. Forskellen mellem input og output kastes som varme, så nogle gange har disse IC'er brug for en heatsink. Her er en vejledning om LM317: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.htmland her er en praktisk lommeregner: https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/Når jeg har fundet de rigtige værdier for at få den til at bælte 5v ud til Arduino, lodder jeg, heatsink og tester. 5.07v kommer ud, ikke dårligt. Nu ved jeg, at det virker, jeg kan lodde det ind i hovedbundtet med ledninger, tage 12v, gå til jorden og have en tredje output, der går til arduinoen. Jeg starter en anden header -stikkontakt og sætter 5v -linjen på den svarende til 5v -stiften på arduinoen. Jeg tilslutter også jord fra arduinoen på samme stikkontakt. Næsten tid til at teste det.

Trin 10: Programmering

Jeg er nødt til at skrive en kode til at teste med først, og for at uploade den til Arduino skal jeg oprette et brødbræt for at tilslutte USB -adapteren til Arduino Mini. Se guiden til Arduino mini her: https:// arduino. cc/da/Guide/ArduinoMini og pinout til USB -adapteren her: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBA Efter at have prøvet blinkende sekvenser med koden osv., slår jeg mig fast i noget som den fejlfindede og tweakede kode på slut på dette instruerbare. Læg også mærke til, hvordan krokodillekliptestene bliver pænere, jo mere lodning der udføres. Det er lidt tilfredsstillende og også meget værd at teste, at hvert lys stadig fungerer på hvert trin. Hvis du tester udelukkende i slutningen, vil du blive forvirret og ikke vide, hvor du skal starte, hvis du har et problem.

Trin 11: Kabling og switchbox

Nu til kontrollerne. Da jeg vil have kontrolelementerne adskilt fra lyset, skal jeg bruge et kabel. Kredsløbet har brug for strøm- og jordforbindelser, og potentiometeret skal bruge tre forbindelser. En af disse vil være live fra Arduino, en med forbindelsen til den analoge pin, som arduinoen vil bruge til at læse gryden. Den anden er jord, så det betyder, at jeg bare skal bruge fire kerner til lyset. Da jeg ikke har et firekablet kabel, sno jeg to lange længder af højttalerledning sammen. Ikke perfekt, men ikke dårligt. Du kan nemt gøre dette som vist på billederne herunder ved at lynlåse enderne af to kabellængder, lægge den ene ende under noget tungt nok til at holde den og derefter flette kablerne selv. Jeg laver kontrolboksen ud af en tom hvid plastik moo kort æske jeg har haft i et stykke tid. Nogle af komponenterne, f.eks. Stikkontakten, genbruges også fra tidligere projekter. En endehætte og nogle lynlåser vil tjene som aflastning i den lette ende af kablet. Jeg begynder at markere kassen til gryden og derefter sætte til at forbinde kablerne i den lyse ende. Ved at fjerne det ene par, men ikke det andet, når de er sammenflettet, gør det det let at identificere dem. En af de strippede vil gå til jorden på potentiometeret i switchboksen, en vil gå til +12v ved stikkontakten. De to andre signalerer ledninger, der er forbundet til de andre ben på potten. I den anden ende går en af disse til den analoge pin, som koden fortæller arduinoen at tage en måling fra, og en til +5v. Igen blev alle heats krympet, når de var på plads. Billederne skulle bedre vise dig, hvordan jeg lavede min switchbox, hvilket næsten gik katastrofalt galt. Jeg prøvede at lime det først, og plasten ser ud til at være uigennemtrængelig for superlim … i sidste ende sorterede jeg det ved at bruge et par gummipuder inde i æsken og derefter sætte et par pc -kabinetskruer, selvom alle lagene i kassen skulle holde dem sammen og hold gryden på plads. Stikkontakten havde også brug for en lynlås, da jeg ikke havde nogen møtrikker til at passe tråden på.

Trin 12: Sekvenseret lys

Færdig! Flere billeder og video kommer, og koden er vedhæftet herunder. Ledningerne, viste det sig, var for store til alle at gå tilbage i røret, hvilket er ærgerligt. Det betyder, at LM317 og arduino begge stikker ud af toppen af røret, fordi det er så pakket med ledninger og komponenter. At presse dem yderligere begyndte at få det til at opføre sig uregelmæssigt, så jeg vil efterlade dem udenfor. Da det vil hænge fra loftet, tvivler jeg på, at de vil være særligt mærkbare. Jeg ville dog gerne have fundet frem til en løsning, der blev ved med at se godt ud og samtidig rumme hele kredsløbet. Men uanset hvad, fungerer det, som jeg vil have det. Den enkle analoge kontrol føles behageligt menneskelig. Bemærk i koden, at tallene, hvor tingene tændes og slukkes, ikke har ensartede forskelle? Det er fordi den gryde, jeg brugte, viste sig at være Log frem for Lineær, så fordelingen af tærsklerne jævnt resulterede i, at al aktivitet blev presset op i den ene ende af gryden.

Første præmie i Epilog Challenge