אור מצב רוח אנימציה ואור לילה: 6 שלבים (עם תמונות)

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

בהיותי מוקסמת הגובלת באובססיה לאור, החלטתי ליצור מבחר של מחשבי PCB מודולריים קטנים שניתן להשתמש בהם ליצירת תצוגות אור RGB בכל גודל. לאחר שעשיתי את הלוח המודולרי, נתקלתי ברעיון לסדר אותם למשושה ליצירת תצוגת תלת מימד שניתן להשתמש בה ליצירת כל דבר, החל מנורת לילה פשוטה בחדר שינה ועד לאור מצב רוח שלא יהיה מיותר מדי לשבת על שולחן. במסעדה יוקרתית.

כמובן שניתן ליצור צורות אחרות גם באמצעות אותם מנהלים.

להלן כמה מהאנימציות הפועלות כעת על האור.

• אֵשׁ
• גֶשֶׁם
• נחש (רטרו)
• משחק החיים
• תנודות גל
• מִגדַלוֹר
• דפוסי ספינינג (מספרה)

התאורה נוצרת כיום בשני גדלים - קטנים (96 נוריות) וגדולות (384 נוריות LED) אך ניתן להגדיל זאת לפי הצורך.

אספקה

נוריות WS2812B - AliExpress

PCB - ALLPCB

3 מ מ פלסטיק חתוך בלייזר שחור - ספק גיליונות פלסטיק

נימה הדפסה תלת -ממדית לבנה - אמזון

רכיבים אלקטרוניים - פארנל / ניוארק

ברגים M3 ומרווחי הברגה - אמזון

מלחם

טוסטר אובן - מכלול רכיבי הר על פני השטח

שלב 1: לוח PCB

בתחילת המסע רציתי מגוון של מחשבי PCB קטנים שיכולים לארח מספר פיקסלים LED ולהתחבר בצורה פשוטה מאוד ללא צורך בחוטים או מחברים נוספים. הגעתי לעיצוב פשוט מאוד שאפשר לכבות נוריות WS2812B יחד ואז להעביר את השרשרת למחשב הלוח הבא.

יצרתי שלושה PCB עם ממדי הפיקסלים הבאים.

• 1 x 8 - 9 מ"מ x 72 מ"מ
• 4 x 4 - 36 מ"מ על 36 מ"מ
• 8 x 8 - 72 מ"מ x 72 מ"מ

לפרויקט זה משתמשים רק בלוחות 4x4 ו- 8x8 ליצירת האורות.

נוריות הלדים מסודרות ברשת של 9 מ"מ הן בממדי X והן ב- Y שהיא צמודה למדי אך מספקת מספיק מקום לעבודה כאשר לוקחים בחשבון את מחברי הקצה PCB. ה- PCB נוצרים כך שכאשר הם מחוברים יחד נשמרת רשת ה- 9 מ"מ LED. מחשבי הלוח פשוט מחוברים זה לזה באמצעות הלחמה זורמת מלוח אחד למשנהו.

לכל נורית יש קבל 100nF משלה לניתוק חשמלי וכדי לסייע באספקת זרם לנורית לפי דרישה.

המוצג הוא סכמטי ללוח הפיקסלים 4x4 הכולל את שכבות הנחושת העליונות והתחתונות כדי להמחיש הן את פריסת ה- LED והן את פריסת מחברי הקצה. נוספו סימנים למסך המשי כדי להבהיר את כיוון העברת הנתונים בין המחברים.

הלוחות כוללים גם חורי הרכבה M3 במגרש של 18 מ"מ על 18 מ"מ כדי לפשט את ההרכבה ולחזק את החיבורים בין הלוחות.

הוספת גיליון אקריליק לבן חלבי בגודל 3 מ מ כפי שמוצג מספק אפקט מפוזר לנוריות הלדים.

הלוחות יוצרו באמצעות מריחת הדבק הלחמה על כריות ההרכבה התחתונות של משטח הנחושת באמצעות שבלונה. לאחר מכן הנחתי את הרכיבים על הלוח ובדק את הכיוון הנכון לפני האפייה בתנור הטוסטר שלי כדי לזרום את הלחמה. כיסיתי סוג זה של ייצור PCB בעלות נמוכה בכמה מבנייני Instructables האחרים שלי.

אזהרה - אין להשתמש בתנור המשמש למאכל לבישול PCB מכיוון שזה יכול להוביל למזון מזוהם. קיבלתי תנור טוסטר PCB שלי ב- 10 ליש ט ($ 15) ב- eBay.

שלב 2: שליטה ב- PCB

עם נוריות LED אז רציתי את היכולת לשלוט על נוריות באמצעות מיקרו. התחלתי להשתמש בננו Arduino וזה עבד מצוין אבל רציתי להוסיף עוד פונקציונליות לאור וזה נהיה יותר ויותר מביך לפרוץ ללוח Arduino. לכן החלטתי ליצור PCB מותאם אישית נוסף להנעת האור.

להלן כמה מהתכונות שהוספתי ללוח הבקר שלי.

• מיקרו -בקר במהירות גבוהה יותר עם יותר ROM ו- RAM.
• רמת הלוגיקה FET כדי לאפשר לי להדליק ולכבות את הנורות ברחבי העולם - שימושי בעת הפעלה ותפעול בהספק נמוך.
• מאגר במהירות גבוהה להמרת אות 3V3 מהמיקרו -בקר ל- 5V להנעת הנורות.
• עבור כדי לאפשר למשתמש לשלוט באור.
• טרנזיסטור צילום - כדי לשנות את בהירות הנורות כך שיתאימו לרמות האור הסביבתי.
• ניטור אספקת חשמל - כדי להבטיח שלא ניסינו למשוך יותר זרם מאשר ספק הכוח יכול לספק.
• מחבר בלוטות ' - HC05/HC06.
• מחבר WIFI - ESP8266.
• מחבר I2C.
• מחבר הרחבה עתידית.

הסכימה ללוח מוצגת כמו גם שכבות הנחושת העליונות והתחתונות. המסמך המצורף של BillOfMaterials מפרט את הרכיבים שהתקנתי בלוח הבקרה.

חיישן אור הוא די חשוב בעיצוב מכיוון שהבהירות של נוריות ה- WS2812B יכולה מהר מאוד לקבל יותר מדי להסתכל ואף לכואב בהירות מלאה. בעל חיישן אור מאפשר את בהירות ה- LED לקנה מידה אוטומטי כלומר התצוגה תמיד נעימה למראה. חי בחדר מואר שמש ועם זאת עדיין נוח לצפייה כמנורת לילה בחדר חשוך.

שוב לבניית הלוח הדבק הלחמה הוחל באמצעות שבלונה, רכיבים שהונחו ביד עם פינצטה ולאחר מכן נאפו בתנור הטוסטר הנאמן שלי.

הלוח המודפס מופעל באמצעות אספקת DC 5V, זה יכול לבוא ישירות ממסך חשמל או דרך שקע מטען USB 2A.

כמו כן מוצג הניסיון הקודם שלי באמצעות Arduino.

שלב 3: שלד מודפס בתלת מימד

שיחקתי במקור בעזרת יריעות פלסטיק חתוכות בלייזר כמפיצים אך זה השאיר פער די מכוער בין כל אחד מהלוחות. בסופו של דבר הדפסתי תלת מימד את המפזר שמסביב מכיוון שזה איפשר לי ליצור עטיפה חלקה ויפה עבור ששת הלוחות הלדים. זה גם איפשר לי להקטין באופן משמעותי את עובי המפזר המספק תצוגה כללית חדה בהרבה.

באופן פנימי ששת הלוחות הלדים מחוברים יחד באמצעות שלד מודפס בתלת מימד. שלד זה נכנס לחורי M3 השונים במחשבי הלוח המחזיקים אותם בתבנית משושה נחמדה.

השלד המודפס בתלת -ממד כולל גם חורים המאפשרים להתקין את לוח הבקרה קרוב ללוח החיתוך הלייזר העליון המאפשר גישה למתג ולחיישן האור לקבל קריאה טובה של רמת האור הסביבתי.

כאשר הלוחות נמצאים במיקום בין השלד והמפזר, לאחר מכן אוכל להלחם את הלוחות בקלות על ידי הזרמת הלחמה בין כריות החיבור PCB. אני מתחיל בהוספת הלחמה למשטח הרחוק ביותר, ואז מסובב את האור בקצהו כדי לאפשר לכוח הכבידה לסייע בפעולת הזרמת הלחמה לרפידה הצמודה. חזור על שלושת החיבורים ולאחר מכן עבור לחיבור הלוח הבא ללוח. בהצטרפות השישית בין מחשבי הלוח אני מצרף רק את מסילות החשמל והארקה ומשאיר את חיבור הנתונים ללא חיבור. זה מספק שני נתיבי זרם מעגליים עבור כל לוח לאסוף את כוחם בדומה לאופן בו פועל טבעת ראשית עבור חיווט החשמל הפנימי של הבית שלך.

כמו כן, משתמשים במדפסת התלת -ממד כמה מרווחים המאפשרים ללוח החיתוך הלייזר העליון והתחתון להחזיק היטב במקום.

קבצי המדפסת התלת -ממד תוכננו באמצעות Sketchup והמקור מצורף.

שלב 4: לחתוך בלייזר ולמטה תחתון

החלקים בחיתוך הלייזר הם צורות משושה פשוטות מאוד עם חורים במקום הנכון לברגי ההרכבה.

הלוח העליון כולל חור קטן לחיישן האור וחור גדול יותר למתג הדחיפה. הלוח התחתון כולל חור לכבל החשמל USB וכן שני חורים קטנים המאפשרים להשתמש ברצועת קשירה כדי לספק הקלה על המתח עבור הכבל.

הציורים לחלקים אלה כלולים בקובץ Sketchup בשלב הקודם.

שלב 5: קושחה

בחרתי במכשיר PIC24FJ256GA702 כמייקרו הבקר העיקרי שלי מכיוון שהוא פועל די מהר במהירות של עד 32 מגה -הרץ באמצעות המתנד הפנימי שלו ויש לו טונות של זיכרון תוכנה וזכרון RAM זמין ליצירת אנימציות נחמדות.

כדי לפתח את הקושחה השתמשתי ב- Flowcode מכיוון שהיא אפשרה לי לדמות ולנקות את הקוד תוך כדי מה שעזר לייצר קוד יעיל ויפה שפועל במהירות גבוהה. קוד זרימה זמין בחינם ללא נעילה מלאה למשך 30 יום ולאחר מכן תוכל לבחור לרכוש או פשוט להירשם שוב לניסיון. יש לה גם קהילה מקוונת נחמדה שמוכנה להיעזר ולעזור אם אפגע בקירות בדרך. אם אומרים את זה כל התוכנה יכולה להתבצע באמצעות Arduino IDE או דומה, פשוט תאבד את היכולת לדמות.

השתמשתי ב- PICkit 3 כדי לתכנת את ה- PIC המשולב על הלוח הבקרה שלי. ניתן לשלב את זה ב- Flowcode כך שהוא אוסף ומתכנת באמצעות ה- PICkit בלחיצת עכבר אחת, בדומה ללחצן ההורדה בארדואינו.

לבקר המיקרו שבחרתי לא היה EEPROM משולב שבתחילה הייתה בעיה מכיוון שרציתי לשמור את מצב האנימציה שנבחר כרגע. עם זאת היה לו זיכרון פלאש הניתן לתכנות למשתמש ולכן הצלחתי להשיג את הפונקציונליות הזו בצורה של כיכר.

מצורפת תוכנית Flowcode שיצרתי. חלון המאפיינים מאפשר לך לבחור את גודל לוח התצוגה המשמש. כלומר 4x4 או 8x8 וזה מגדיר עומס של פרמטרים כגון מספר נוריות וכו 'שאחר כך מניע את האנימציות השונות כך שניתן להשתמש בתוכנית אחת בשני גדלי התצוגה.

ממשק המשתמש של האור הוא פשוט למדי. לחץ על המתג למשך פחות משלוש שניות והאור עובר למצב הבא. לפני כל מצב מתחיל אינדקס המצב מוצג בכל לוח LED. לחץ על המתג למשך יותר משלוש שניות והנורה נכבית. לחיצה נוספת על המתג תחזיר את התאורה וחזרה למצב הקודם שנבחר. אובדן כוח לאור יביא לכך שהאור יחזור לפעולתו הנוכחית כאשר הכוח ישוחזר, כולל מצב הפעלה/כיבוי.

להלן מצבי האנימציה השונים שהאור יכול לעשות כרגע עם הקושחה הנוכחית.

1. מריחת צבע - צבעים מעורבבים בטבעות
2. משחק החיים - סימולציה מבוססת צורות חיים
3. דפוסי ספינינג - דוגמאות מונפשות של 2, 3 או 4 צבעים
4. מחולל גל - גלי סינוס צבעוניים
5. צבע קבוע - שישה לוחות בודדים של צבע מסתובב
6. צל - צבעי לוח אנימציה כולם/אינדיבידואליים
7. מגדלור - לוח יחיד מסתובב
8. טבעות - טבעות אופקיות מונפשות
9. אש - אפקט אש מונפש
10. גשם - אפקט גשם צבעוני מונפש
11. זיקוקים - אפקט זיקוקים צבעוני מונפש
12. Shifting - אפקט גלילה מונפש
13. Snake - קרבות נחש רטרו מונפשים
14. נחשים - נחשים מסתובבים מונפשים
15. אקראי - מצבים 1 עד 14 עם מעבר איטי (כ -60 שניות)
16. אקראי - מצבים 1 עד 14 עם מעבר מהיר (כ -30 שניות)

לכל מצב יש אלמנט אקראי אחד או יותר כולל מהירות האנימציה ופרמטרים אחרים. מצבים מסוימים כוללים גם אלמנטים אקראיים שיכולים להיסחף או להשתנות לאורך זמן ומאפשרים הנפשות דינאמיות יותר. למשל לאש יש כמות אקראית של דלק שמוסיפים בכל מחזור לכמות זו יש גבולות עליונים ותחתונים קבועים. עם הזמן גבולות אלה יכולים להגדיל או לרדת ומאפשרים לעוצמת האש למלא את הצג או לשקוע רק לפיקסלים התחתונים.

שלב 6: קישוריות

לוח הבקרה מחובר לחשמל באמצעות כבל USB A או כבל שקע DC, את שניהם ניתן לרכוש במחירים נמוכים מאוד באתרים כמו eBay.

לוח הבקרה מחובר לשקע IN הבלתי מחובר של לוח התצוגה באמצעות מחבר קצה נגיש וכבל סרוו 3-סטנדרטי סטנדרטי.

הלוחות העליונים והתחתונים של חיתוך הלייזר מוחזקים לאחר מכן במיקום באמצעות ברגי ראש תבנית M3 ומרווחי הברגה מסוג M3.

שדרוגים עתידיים

האפשרות להוסיף Bluetooth ו- WIFI ללוח הבקרה שלי מאפשרת שדרוגים עתידיים כגון עדכוני אנימציה ואינטגרציה חכמה עם דברים כגון Amazon Alexa באמצעות שירותים מקוונים כגון ITTT. זה משהו שאני בודק כרגע.

יהיה נחמד להיות מסוגל להגדיר את צבע המנורה, את מצב ההנפשה או אפילו להציג הודעת טקסט רק על ידי שיחה עם העוזר החכם שלך.

תודה שהסתכלת על המבנה שלי ואני מקווה שהשרתי אותך ללכת בעקבותיי או ליצור משהו דומה.

סגנית בתחרות Make it Glow