עץ סיבים אופטיים מסוג RGB LED (aka Project Sparkle): 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מצאת את החדר שלך קצת משעמם מדי? רוצה להוסיף לזה קצת ניצוץ? קרא כאן כיצד לקחת נורית RGB, הוסף חוט סיבים אופטיים והפוך אותו לזרוח!

המטרה הבסיסית של Project Sparkle היא לקחת LED בהיר במיוחד בתוספת כמה כבל סיבים אופטיים סופיים ולחבר אותו לארדואינו כדי ליצור אפקט תאורה נחמד. זהו חיקוי של אריחי כוכבים/תקרות כוכבים סיבים אופטיים אך מותקן אנכית עקב חוסר היכולת לקדוח לתקרה שלי ואינו משתמש במנורה מיוצרת מראש כדי להדליק את חוטי הסיבים האופטיים. אז באמת שזו דרך להשיג אפקטים מגניבים של סיבים אופטיים מבלי להשקיע במאורות יקרים. חיבורו באמצעות LED לארדואינו מוסיף גם לכל סוג של התאמה אישית ועידון צבע! הטוב משני העולמות! חומרים: 10W LED - $ 5 - eBay. ** אזהרה, זה בהיר מאוד. אל תסתכל על זה ישירות כאשר זה מופעל. הדביקו אותו מתחת לקופסה לבדיקה או כיסוי מתאים אחר ** חוט זוהר של סיבים אופטיים - ~ 25-30 $ - רכשתי אותו באינטרנט מ- TriNorthLighting. כבל סיבים אופטיים נמכר בדרך כלל בכף הרגל במספרי גדילים שונים בתוך הכבל. ככל שהחוטים פחות בכבל בדרך כלל כל חוט בודד עבה יותר, כלומר נקודת סיום בהירה יותר בסך הכל. בדוק בדף זה תרשים שימושי לגבי מספר הכבלים לעומת הרוחב. ספק כוח 12V, 2 אמפר - ~ $ 10 - היה לי אחד שוכב. חומרים סודיים: רוב החלקים האלה הם דברים שאנשים יהיו להם בסביבה וניתן לעשות בהם שימוש חוזר לפרויקטים אחרים Arduino - $ 25-30 - השתמשתי בלוח מקשים Arduino Uno R3 - ~ 5 $ הלחמה - בכל מקום מ- $ 10 ועד סדר גודל גבוה יותר רכיבי מעגל - כל אחד עלה רק כמה סנט, הבעיה הסבוכה יותר היא כנראה היכן ניתן להשיג אותם כיום חוט, חשפנים, חותכים וכו 'טול - 5 $ - נרכש ממלאכה חֲנוּת. זה החומר שהשתמשתי בו לשזור את קווצות הסיבים האופטיים על הקיר

שלב 1: סקירה כללית של רכיבי המעגלים

פרט לחוט הבסיסי (ולד) המעגל שלנו כולל שני מרכיבים עיקריים: טרנזיסטורים ונגדים. טרנזיסטורים אז יש לנו LED 10W, כבל חשמל וארדואינו. המטרה היא לחבר את ה- LED ללוח הלחם ולחבר את הארדואינו לאותו לוח הלחם כך שהארדואינו יוכל להוציא ערך והנורית תידלק בבהירות מסוימת (המתאימה לערך שהארדואינו פלט). הבעיה היא שהארדואינו יכול לספק רק 5 וולט, אך הנורית שלנו זקוקה ל -12 וולט (שימו לב: הדבר עשוי להשתנות בהתאם לנורת החשמל בה אתם משתמשים). כאן נכנס אספקת החשמל. "איך נצליח לחבר את הארדואינו, LED והספק יחד ?!" אתה יכול לשאול. התשובה היא קסם. הקסם של טרנזיסטורים! באופן פשוט, טרנזיסטור הוא מגבר או מתג. במקרה זה אנו משתמשים בו כמתג. זה יחובר בסיכה אחת לארדואינו, סיכה נוספת לאספקת החשמל, ושלישי לנורית. כאשר הארדואינו שולח זרם מעל סף ספציפי הטרנזיסטור 'יופעל' וייתן למתח אספקת החשמל לרוץ דרכו, ולהדליק את הנורית. כאשר אין מספיק זרם מהארדואינו, הטרנזיסטור לא יאפשר לאספקת החשמל לעבור דרכו והנורית תיכבה. סוג המעבר של הטרנזיסטור ידוע כטרנזיסטור מיתוג או צומת. ישנם סוגים רבים ושונים שיש להם תכונות שונות כמו מתח הדרוש על פינים שלו, הרווח וכו '. אני ממליץ לכל מי שמעוניין לקרוא עוד על טרנזיסטורים להבין אותם הרבה יותר טוב. LED 10W כולל ארבעה סיכות בסך הכל, בצד אחד הקרקע ובצד השני סיכה לכל צבע. אם אנחנו רוצים להיות מסוגלים לשלוט בכל צבע בנפרד (על מנת שנוכל להציג כל שילוב צבעים של RGB), לכל צבע חייב להיות טרנזיסטור משלו, כך שאנו זקוקים לשלושה טרנזיסטורים בסך הכל. פרטים נוספים על הטרנזיסטורים המשמשים יהיו בשלב הבא. נגדים כעת, לאחר שהבנו כיצד להפעיל את הנורית, יש בעיה נוספת. כל הכוח הזה הוא לא בהכרח דבר טוב! אנחנו לא רוצים לקצר את ה- LED, ולכן צריך להוסיף לו נגדים. מתוך ארבעת הסיכות על הלד, סיכת הקרקע אינה זקוקה לנגד מכיוון שהיא רק הולכת וקרקע. אבל שלושת סיכות הצבע יזדקקו לנגד אחד לפחות, ומכיוון שצבעים שונים מציירים מתחים שונים הם לאו דווקא אותם התנגדויות. "איך נבין אי פעם את הערכים האלה ?!" אתה יכול לשאול. ובכן התשובה היא MAGIC. הקסם של המתמטיקה! (קרא על זה שווה את זה אני מבטיח …)

שלב 2: חישוב רכיבי המעגל

סוג טרנזיסטורים כפי שנאמר בשלב הקודם, הטרנזיסטורים המשמשים כאן הם מגוון המתגים. איזה סוג טרנזיסטור ספציפי נחוץ במעגל תלוי במה שהמעגל דורש, אך במעגל זה מתאים טרנזיסטור 2N2219. שים לב, אתה יכול להשתמש בטרנזיסטור שאינו 2N2219, כל עוד יש לו את המפרט הנכון עבור המעגל עליו אתה עובד. (גם הטרנזיסטור 2N2222 הנפוץ יותר צריך להיות מתאים) בהתאם לסוג הטרנזיסטור, שלוש הסיכות בטרנזיסטור יהיו "פולט, בסיס, אספן" או "שער, מקור, ניקוז". סוג 2N2219 הוא הראשון. ישנם סוגים רבים של גוף טרנזיסטור, כך שכדי לקבוע איזו סיכה מתאימה לפולט, לבסיס ולאספן, הגיע הזמן להתייעץ עם גיליון המפרט שלך! הטרנזיסטור זקוק גם לשני נגדים. אחד מחבר את בסיס הטרנזיסטור לארדואינו - זה יכול להיות כל ערך, בדרך כלל סביב 1kΩ. זה משמש כך שכל זרם מזויף מהארדואינו לא יגרום לטרנזיסטור להפעיל ולהדליק את האור בטעות. הנגד השני הדרוש מחבר את הבסיס לקרקע ובדרך כלל הוא ערך גדול כמו 10kΩ סוגי נגדים כדי לחבר את אספקת החשמל לנורית עלינו להשתמש בכמה נגדים. לכל צבע בנורית יש כניסת מתח נדרשת שונה. הערכים הספציפיים תלויים ב- LED שלך המשמש, אך עבור נורית 10W רגילה סביר להניח שהם יהיו בטווח הנכון: אדום - 6-8 V ירוק - 9-12 V כחול - 9-11 V זרם הנדרש על ידי הנורית: 3 מילי אמפר (mA) מתח אספקת חשמל: 12 וולט אז המצב הוא: אנו משתמשים באספקת חשמל של 12 וולט כדי להדליק את הנורית וכל צבע אמור לקבל מתח פחות מזה. עלינו להשתמש בנגדים כדי להפחית את המתח שכל צבע בנורית רואה בפועל. כדי לקבוע את ערך ההתנגדות הדרוש הגיע הזמן להתייעץ עם חוק אוהם. לדוגמה עבור הצבע האדום: מתח = זרם * התנגדות…. שכתב להתנגדות = מתח (ירידה) / התנגדות נוכחית = 4 V / 0.3 A = 13.3Ω (הערך של 4 V הוא מ 12V (אספקת חשמל) - מקסימום טווח אדום (8 V)) עדיין לא סיימנו. בהתאם לסוג הנגד שלך (כלומר גודלו) רק כמות מסוימת של הספק יכולה להתפוגג על ידו. אם נשתמש בנגדים שאינם יכולים לפזר מספיק כוח נשרוף אותם. הנוסחה לחישוב הכוח על הנגד מגיעה מחוק אוהם: זה כוח = מתח * זרם. הספק = 4V * 0.3 A = 1.2 W המשמעות היא שאנו זקוקים לנגד 13.3Ω, 1.2 W (לפחות) כדי לוודא שהנורית שלנו בטוחה. הבעיה היא שרוב הנגדים הנפוצים מגיעים ב- 1/4 וואט או פחות. מה לעשות?! בעזרת הקסם של הגדרת נגדים במקביל נוכל לתקן את הבעיה. על ידי שילוב של ארבעה נגדים (1/4 W) במקביל, פיזור ההספק הכולל מסתכם ל -1 W. (באופן אידיאלי נוסיף חמישה נגדים במקביל, אך מכיוון שניתן לראות 1.2W רק כאשר הוא מואר עד למקסימום, ודור אנו משתמשים קצת פחות). הוספת נגדים במקביל גורמת להתנגדות שלהם לרדת באופן פרופורציונאלי (כלומר אם נשלב ארבעה נגדים 13.3 Ω במקביל ההתנגדות הכוללת תהיה רק ~ 3 Ω) כדי לקבל את ההתנגדות הנכונה ופיזור הכוח נוכל לשלב ארבעה נגדים של 1/4W 68 Ω מַקְבִּיל. אנו מקבלים את המספר הזה על ידי הכפלת 13.3Ω בארבעה, שהם ~ 53Ω ואז לוקחים את הערך הסטנדרטי הגבוה ביותר הבא לנגד. בסך הכל: כדי להפעיל את הצבע האדום עלינו להשתמש בנגד אחד של 13.3Ω 1W, או בארבעה נגדים של 1/4W של 68Ω במקביל. לחישוב ההתנגדות הדרושה לשאר הצבעים השתמש באותו תהליך. סיכום רכיבי המעגל הנדרשים: 3 x 2N2219 טרנזיסטורים 3 נגדים 1 kΩ 3 נגדים 10 kΩ אדום: 4 x 68Ω נגדי 1/4 W כחול: 4 x 27Ω 1/ נגדי 4W ירוקים: נגדי 4 x 27 Ω 1/4W

שלב 3: מעגל סכמטי / בניית המעגל

לאחר שעברנו את המתמטיקה ואספתי את כל החלקים הנדרשים הגיע הזמן להרכיב אותם!

ראשית, קח את ספק הכוח שלך ונתק כל חיבור שיש לו בסוף ובודד את חוטי החשמל והארקה. הוסף את חוט הקרקע לאחת ממסילות לוח הלחם. הלחם את חוט החשמל ללחמה את הנגדים הדרושים על הנורית. לאחר מכן בנה את המעגל כפי שצוין בתרשים המעגלים. שים לב כי כל הקרקע במעגל (קרקע ארדואינו, קרקעות טרנזיסטור, שטחי אספקת חשמל) חייבות להיות מחוברות יחד בצורה כלשהי.

שלב 4: קוד ארדואינו

אנחנו כמעט שם! הגיע הזמן לחבר את המעגל שלנו לארדואינו.

הקוד כאן פשוט מפעיל את ה- RGB LED במהלך מחזור צבעים (כלומר בודק את כל הקשת). אם אתה מכיר arduino אז זה לא מסובך מדי. הקוד הזה לא נכתב במקור על ידי אבל אני באמת לא זוכר מאיפה הורדתי אותו; זה היה קוד פתוח. אם אני זוכר או אם מישהו מכיר את המקור אביא אותו בשמחה. המערכון מודבק להלן. רק וודא שערכי הסיכה בסקיצה תואמים את הסיכות בארדואינו המשמשות לחיבור לנורית. כל מה שהקוד עושה הוא לשלוח ערך בודד (מ -0 עד 255) לכל אחד מסיכות צבע LED. אם אתה רוצה שצבע מסוים יעלה, בדוק תרשים צבעים של RGB // מפעיל נורית RGB דרך מחזור גלגל הצבעים int brightness = 0; // עד כמה ה LED בהיר. הערך המרבי הוא 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 הגדרת חלל () {// להכריז על סיכות כפלט: pinMode (RED, OUTPUT); pinMode (ירוק, פלט); pinMode (כחול, פלט); } // מ- 0 עד 127 חלל displayColor (uint16_t WheelPos) {בתים r, g, b; מתג (WheelPos / 128) {מקרה 0: r = 127 - WheelPos % 128; // אדום למטה g = WheelPos % 128; // ירוק למעלה b = 0; // הפסקה כחולה; מקרה 1: g = 127 - WheelPos % 128; // ירוק למטה b = WheelPos % 128; // כחול למעלה r = 0; // הפסקה אדומה; מקרה 2: b = 127 - WheelPos % 128; // כחול למטה r = WheelPos % 128; // אדום למעלה g = 0; // הפסקה ירוקה; } analogWrite (RED, r*2); analogWrite (ירוק, g*2); analogWrite (BLUE, b*2); } לולאת חלל () {displayColor (rad); עיכוב (40); rad = (rad+1) % 384; }

שלב 5: הוספת חוטי הסיבים האופטיים

גם אם אינך מסיים את השלב הזה, הדבר הטוב הוא שעכשיו יש לנו נורית RGB מדהימה ובהירה הניתנת להתאמה אישית. בחרתי לשלב אותו עם סיבים אופטיים, אבל באמת שאתה יכול לעשות כל מה שאתה רוצה! לעשות זרקור מתוק? להדליק כדור דיסקו? כל כך הרבה אפשרויות!

במקור רכשתי חמישה מטרים של 50 סיבי גדילים, 10 רגל של 12 סיבים גדילים ו -5 מטר של 25 סיבים גדילים. בסופו של דבר חתכתי את האורך לשניים כך שיהיו לי יותר נקודות למרות שהחוטים עצמם היו קצרים יותר. בחרתי לעשות עץ מכיוון שלא יכולתי להעלות אותם דרך קיר. הטול הודבק על הקיר באמצעות מלט גומי (טול קל למדי, כך שאולי קלטת מספיקה). הסיבים מושחלים דרך הטול לתבנית דמוית עץ. בעזרת פחית סודה ריקה/מיובשת הנורת LED מונחת בתחתית, והסיבים מתווספים לראשו. הבעיה הגדולה ביותר בשלב זה היא לוודא שאור עובר דרך הסיבים במקום לצאת החוצה מהחלק העליון של פחית הסודה. עטיפת הסיבים היטב בנייר כסף יכולה לעזור, אך אני מציע לנסות את כל ההתקנה שלדעתכם עשויה לעבוד. חבר את כל החלקים האלה יחד ויש לנו את העץ שלנו!

שלב 6: זמן מסיבה

אין לך מה לעשות אלא לעמעם את האורות, להדליק את הארדואינו ולהתענג על הזוהר של מערך הסיבים האופטי החדש שלנו!

צירפתי גם סרטון של ההתקנה. זה נראה טוב יותר באופן אישי, אבל אתה יכול לראות את זה נע לאט דרך גלגל צבעים.