מנורת LED מרחפת: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

האם אי פעם שיחקת עם מגנטים וניסית לגרום להם לרחף? אני בטוח שלרבים מאיתנו יש, ולמרות שזה אולי נראה אפשרי, אם ממקמים אותם בזהירות רבה, לאחר זמן מה תבינו שזה בלתי אפשרי למעשה. הסיבה לכך היא משפט ארנשו, שמוכיח שאי אפשר לרחף אובייקט עם חומרים פרומגנטיים בלבד. עם זאת, יש לנו פתרון. במקום להשתמש במגנטים, נרחף את המנורה באמצעות אשליה הנקראת tensegrity, ונעשה מנורה שנראית כאילו היא צפה!

שלב 1: אספקה

כדי לייצר מנורה זו, יש צורך במגוון חומרים מתכלים:

מכשירי חשמל:

• לוח Arduino Nano
• חוטי מגשר
• טבעת LED 24
• סוללה 9V
• מחבר סוללה 9V

ציוד דקורטיבי:

• קרטון (או עץ, אם משתמשים בחיתוך בלייזר)
• קו דייג (כל אחד צריך לעבוד, ונסה לבחור אחד שקוף ככל האפשר)

אחרים:

• גומי
• אקדח דבק חם
• מקלות דבק חמים
• ציוד הלחמה
• סקוטש

שלב 2: הרכבת האלקטרוניקה

ראשית עלינו להרכיב את החלקים האלקטרוניים. זה פשוט וניתן לעשות זאת בכמה שלבים:

1. הלחם את מחבר הסוללה 9V ללוח ה- Arduino Nano. זה יכול להיות קצת קשה, אבל זה חלק חיוני להצלחת הפרויקט מכיוון שלא מספיק כוח המסופק ללוח יגרום לכך שהוא לא יפעל כראוי. חבר את החוט האדום לסיכת ה- VIN, וחבר את החוט השחור לאחד מסיכות ה- GND בלוח.
2. הלחם את הסיכות בחלק האחורי של טבעת ה- LED. על 24 טבעות הלד האלה, בדרך כלל ישנם 4 מקומות להלחמה, אך בפרויקט זה נשתמש רק ב -3: DI, VCC ו- GND. חלק DO לא ישמש בפרויקט זה. הלחם אותו כשהחוט מצביע לתוך הטבעת, שכן החלק החיצוני של הטבעת יוסתר מאחורי פיסת נייר, אך אם חוטי המגשר מולחמים בכיוון הלא נכון, הוא יבלוט מהנורה.
3. חבר את החוטים ל- Nano. ה- DI חייב להיות מחובר לסיכה D5, ה- VCC מחובר ל- 5V, וה- GND ל- GND, על טבעת ה- LED ועל ה- Arduino Nano, בהתאמה.

וסיימת עם האלקטרוניקה!

שלב 3: פסל ה- Tensegrity

עבור פרויקט זה אנו משתמשים ב- tensegrity, שהוא מונח המשמש לתיאור פעולת השימוש במתח כדי להחזיק משהו במקום. אם אתה רק רוצה ליצור את הפסל, תוכל להוריד את קובץ Adobe Illustrator, שנועד לחיתוך בלייזר, או להסתכל על התמונה ולחתוך אותו בקרטון בעצמך.

אם אתה רוצה להבין איך זה עובד, המשך לקרוא למטה!

פסל מתח זה משתמש בחוט דיג בכדי לגרום לו להיראות יותר כמו אובייקט מרחף. בתמונה המבוארת, המיקום של כל אחת מששת השורות מודגש, בצבעים נפרדים. האדומים הארוכים יותר הם אלה שמונעים מהחלק העליון ליפול. נקרא לזה "קווים מבניים". אז יש לנו את הקווים הכחולים, שהם הרבה יותר קצרים מהאדומים, ומחזיקים את החלק העליון למעלה. נקרא לזה "קווי ריחוף".

בפסל המתח שלנו, קווי הריחוף הם אלה שמחזיקים את המבנה למעלה. מכיוון שהחלק העליון רוצה לנוע למטה בגלל כוח הכבידה, קווי הריחוף חייבים להחזיק את המבנה למעלה. כשהם מחוברים, הם מתוחים מאוד, מחזיקים את החלק העליון של המבנה למעלה. יש אחד כזה בשניים מתוך ארבעה צדדים של הפסל, למרות שבתאוריה, די באחד כדי להחזיק את המבנה.

עם זאת, אם ניסית לצרף רק את קווי הריחוף, תבחין שהוא נופל בקלות. הסיבה לכך היא שהחלק העליון מחובר בשתי נקודות בלבד, וזה לא מספיק כדי לספק מבנה יציב. דמיין נדנדה. הוא מחובר בקו אחד ומאפשר לו לנוע בחופשיות. במקרה שלנו, יש לנו את החלק העליון המחובר בשתי נקודות, ושתי נקודות יוצרות קו, כך שהחלק העליון של פסל המתח שלנו, עם רק קווי הריחוף, הוא רק נדנדה.

כאן נכנסים הקווים המבניים למשחק. קווים אלה גם הם מתוחים, והם מחזיקים את המבנה במיקום. אם החלק העליון של המבנה נוטה לכל כיוון, קווים מבניים בכיוון השני יחזיקו את המבנה במקום ויגרמו למבנה להיות יציב.

למרות שזה נראה כמו קסם, למעשה יש הרבה סיבות מאחורי הפסל כולו!

שלב 4: הרכבת המבנה

עכשיו הגיע הזמן להרכיב את המבנה כדי שהמנורה תהיה מחוברת אליו. החלק הזה יחסית קל:

1. מצא את נתחי הבסיס. הם תמיד המרובעים הגדולים ביותר.
2. שים את חתיכות ה"זרוע ". ודא שכולם פונים לאותו כיוון כאשר מסתכלים מהצד שלהם. זה מבטיח כי ניתן יהיה להרכיב את מבנה המתח כמתוכנן.
3. שים את אחת מחתיכות הצד. זה מאפשר לנו להיות בטוחים שחלק הזרוע לא נדחף רחוק מדי בזמן שאנחנו מדביקים אותו, ומוודא שניתן ליישר את כל בסיס המבנה.
4. הרכיבו את שאר המבנה. החלקים צריכים ליפול למקומם בדיוק, ועם קצת הדבקה, אתה תסיים את מה שמוצג למעלה.

לאחר שתעשה זאת, הגיע הזמן לחבר את קווי הדיג למבנים.

1. בעזרת דבק חם מדביקים ארבע חתיכות של חוט דיג לכל אחת מפינות אחת ממנות המבנה. וודא שכולם באותו אורך.
2. הדבק את חוט הדייג לפינות המתאימות על המבנה השני. היה לי קל יותר להדביק אם כל המבנה היה מונח, כך שלא אצטרך להחזיק אותו בידיים.
3. הדבק את "קווי הריחוף" במקום. דחוף את החלק העליון והתחתון רחוק ככל שתוכל, לאחר שהדבק התקרר, והדבק בין שני קווי הדייג האחרונים בין לבין, וחיבר את זרועות המבנה.

אם הגעת עד לכאן אז עבודה טובה! כבר עשית את רוב העבודה:)

עכשיו אנחנו צריכים להרכיב את המנורה. החלק הזה ממש קל:

1. הדבק את טבעת ה- LED לחתיכת ה"גלגל "העגולה כששני החורים באמצע. וודא שתמיכת הפלסטיק של חוטי המגשר נמצאת לחלוטין בתוך המעגל החיצוני.
2. הדביקו את שני החלקים העגולים זה לזה. הדבק את חתיכת ה"גלגל "הראשון בעיגול מלא עם שני חורים באמצע. אלה הופכים את החלק העליון של המנורה המרחפת שלנו.
3. קשרו את הסוללה לחתיכה המלבנית האחרונה. ליצירה זו יש חור שמיועד לסוללת 9V, וקשור אותו, יחד עם לוח הארדואינו ננו, עם גומיות. זכור לא להשתמש בדבק כאן: הסוללה תמות בסופו של דבר ולא יהיה לך מה להשתמש!
4. קח פיסת נייר B5 והדבק אותה סביב שפת המנורה. זה עובד כמו צל מנורה, וזה גם יחסום את הצופים מלראות את הלוח ואת הסוללה במנורה.
5. אתה יכול לקבל משהו תלוי מהחלק התחתון של המנורה. בכמה מהתמונות שלי ניסיתי להשתמש בחתיכות קש קצרות וחתוכות ליצירת אפקט נברשת, אך מאוחר יותר הוצאתי אותה כיוון שזה הפריע לתמונות שלי. אתה יכול להיות יצירתי עם מה שאתה שם כאן!
6. הדבק את החלק העליון של המנורה לחתיכת הגלגל האחרונה. וודא שוב כי כל חתיכות חוט הדייג באורך זהה.
7. הדבקו את הוולקרו לראש הגלגל השני ולחלקו התחתון של החלק העליון של המבנה. זה יחזיק את המנורה במקומה בזמן שהיא מרחפת. השימוש בוולקרו מאפשר לך להוריד אותו ולתת לו סוללה חדשה בעת הצורך.

שלב 5: קידוד

עכשיו זה החלק המהנה: קידוד איך אתה רוצה שהמנורה תיראה! השתמשתי כאן באור RGB מסתובב, אבל אל תהסס ליצור מה שאתה רוצה, ולהיות יצירתי עם זה!

אני יודע שהסברתי כל חלק בקוד באופן עצמאי בהוראה האחרונה שלי, אך הפעם כללתי את כל ההסברים בהערות בקוד. בזמן שאתה בוחן את הקוד, זכור את מה שיצרתי: מנורת קשת מסתובבת. אם ההסבר הזה לא היה מספיק טוב (אני לא יודע איך להסביר אותו), אתה תמיד יכול להסתכל אחורה על הסרטון שנכלל בהתחלה. אתה יכול לראות את הקוד למטה או להוריד אותו מקישור האתר של Arduino Create למטה!

Arduino צור קישור

(כמו כן, אם מספיק אנשים יבקשו ממני להסביר את הקוד בפירוט רב יותר, אולי אעשה משהו בנידון …)

Levitating_Lamp.ino

#לִכלוֹל// כלול את הספרייה לשימוש בטבעת ה- LED

#definePIN5 // הסיכה שאליה מחוברת טבעת ה- LED

#defineNumPixels24 // מספר הפיקסלים בזירה. יש טבעות עם 8 נוריות LED, או שאתה יכול להשתמש ברצועת LED עם ה- Neopixels. רק זכור לציין כמה נוריות יש לך!

פיקסלים של Adafruit_NeoPixel (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // להכריז על אובייקט האור הנקרא פיקסלים. הקוד יתייחס לטבעת ה- LED כך.

#defineDELAYVAL20 // זה מחליט כמה זמן הלוח צריך לחכות לפני סיבוב האורות. אם אתה עושה את זה קטן יותר, אז צבעי הקשת יסתובבו אפילו מהר יותר.

int r [NumPixels]; // זהו הערך האדום לכל הנורות

int g [NumPixels]; // זהו הערך הירוק של כל הלדים

int b [NumPixels]; // זהו הערך הכחול לכל הנורות

diff diff = 31; // זה קובע את ערך הבהירות. המספר המרבי הוא 31, אך כל מספר x שבו 0 <x <32 יעבוד.

/////// הגדר את המיקום ההתחלתי של האורות ////////

voidsetLights () {

int R = 8*הפרש, G = 0, B = 0; // המיקום ההתחלתי של כל הלדים

עבור (int i = 0; i <8; i ++, R- = diff, G+= diff) {

r = R;

g = G;

ב = 0;

}

עבור (int i = 0; i <8; i ++, G- = diff, B+= diff) {

g [i+8] = G;

ב [i+8] = B;

r [i+8] = 0;

}

עבור (int i = 0; i <8; i ++, B- = diff, R+= diff) {

r [i+16] = R;

ב [i+16] = B;

g [i+16] = 0;

}

}

/////// סיים את הגדרת המיקום ההתחלתי של הנורות ////////

הגדרת voids () {

פיקסלים.התחל (); // הפעל את אובייקט הפיקסלים

setLights (); // הגדר את המיקום ההתחלתי של הלדים

}

int idx = 0; // הגדר את המיקום ההתחלתי של סיבוב הלדים

voidloop () {

/////// הגדר את הצבע של כל אחת מהנוריות ////////

for (int i = 0; i <numpixels; i ++) = "" {

pixels.setPixelColor (i, pixels. Color (r [(i+idx)%24], g [(i+idx)%24], b [(i+idx)%24]));

pixels.show ();

}

/////// סיום הגדרת צבע הנורות ////////

עיכוב (DELAYVAL); // המתן DELAYVAL אלפיות השנייה

idx ++; // להזיז את סיבוב הלדים באחד

idx%= 24; // mod את הערך ב- 24. זה מגביל את ערך ה- idx בין 0 ל -23, כולל

}

הצג rawLevitating_Lamp.ino המתארח אצל ❤ על ידי GitHub

שלב 6: השלם

עכשיו הגיע הזמן להדליק את המנורה, להצמיד את הוולקרו למבנה ולכבות את האורות: הגיע זמן ההופעה. אל תהסס לבצע את כל השינויים שאתה רוצה, ולשתף את העולם במה שיצרת עם הפרויקט הזה!

בהצלחה ותמשיכי לחקור!