שעון נימה LED בסגנון "רשת שרלוט": 10 שלבים (עם תמונות)

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

מאז שראיתי בפעם הראשונה את נורות נימה LED חשבתי שהחוטים חייבים להיות טובים למשהו, אבל זה לקח עד למכירת סגירת חנות חלקי אלקטרוניקה מקומית עד שקניתי נורות מתוך כוונה לנפץ. ולראות מה אוכל לעשות עם החוטים.

לא לקח הרבה זמן להחליט שהם יכינו שעון מעניין, וכי יהיה כיף גדול לצוף את הקטעים באוויר התלויים רק בחוטי החשמל שלהם.

באמצע בנייתו הבנתי שהוא מזכיר באופן מוזר את קורי העכביש עם כתיבה מתוך הספר "רשת שרלוט"

זכור כי למכשיר זה יש 80V על מסגרת המתכת החשופה. אך שימוש בממיר ובידוד של DC-to-DC פירושו שאפשר לגעת במסגרת ולא לקבל הלם. או לפחות לא.

שלב 1: חלקים נדרשים

הניסויים שלי הראו כי נוריות ה- LED צריכות כ -55 וולט כדי להאיר, וזוהרות בעוצמה מלאה סביב 100V. בשימוש הם מסודרים בזוגות סדרות לשווקים של 230V / 240V ובמקביל טהור לשווקים של 110V. יש מכסה בקר במכסה המנורה, אבל החלטתי לא לנסות להשתמש בו שוב מכיוון שרציתי שהחוטים יזהרו הרבה פחות בהירים. שעון LED בהיר לחלוטין יהיה כואב לקריאה. שעון תצוגה בן 7 פלחים זקוק ל -27 קווי בקרה ובתחילה התכוונתי להשתמש במגה Arduino. אולם כאשר דנו בבקרה של זרם 100V (בערך) באמצעות נוריות הלדים עם מיקרו -ערוץ בערוץ IRC שאינו קשור נאמר לי על קיומם של שבבי דרייבר של ה- DS8880 לתצוגות ניאון ואקום. אלה מושלמים לתפקיד הנדרש מכיוון שהם לוקחים 4 סיביות של נתוני קלט BCD לכל ספרה וממירים ל -7 אותות כונן קטע עם בקרת זרם מובנית ומשתנה עד 1.5mA. בדיקות הראו כי 1.5mA היה אידיאלי ליישום זה. הירידה מ -7 סיביות ל -4 סיביות לכל ספרה פירושה גם שאוכל להשתמש ב- Arduino Nano או Uno לשליטה מכיוון שנדרשים רק 13 קווי בקרה. (2 x 4 סיביות 0-9 ערוצים, 1 x 3 סיביות 0-7 ערוץ ו 1 x 2 סיביות 0-3 ערוצים)

החלטתי להשתמש באות הרדיו 60 קילוהרץ של MSF כדי לגרום לארדואינו לדעת את השעה ביום. השתמשתי בזה בעבר בהצלחה מסוימת באמצעות מודולי מקלט מדפים, שאחד מהם היה עלי להעביר ביד. עם זאת נראה שקשה יותר למצוא את אלה כרגע, כך שיהיה קל יותר להשתמש במודול WiFi אם למישהו יתחשק ליצור גרסה משלו של השעון הזה.

במהלך הבדיקה גיליתי שלנראה שלארדואינו נאנוס שכולנו יש בסיס שעון גרוע, ביליתי שעות בהמתנה עד שהם יסתנכרו, ואז ניאושתי בייאוש לחבר את Duemilanove הישן, וזה הסתנכרן בדקה הראשונה והתרגלתי.

כדי ליצור את 80V הדרוש להנעת החוטים השתמשתי בממיר DC ל- DC. יש הרבה זמינים שעובדים מ- 12V. Arduino יכול להיות מופעל על ידי 12V ויוצר אספקה שימושית של 5V מתוך ההיגיון מזה. אבל שכחתי את העובדה הזו וקניתי כניסת 5V יקרה. ייתכן שזו עדיין בחירה טובה, המשמעות היא שהשעון יפעל גם מ- USB במהלך התכנות, והיציאות של הממיר היקר בעל 5kV מבודדות. (כלומר מסגרת 80V צפה, מה שמקטין את הסיכון להלם)

הלדים זמינים ב- eBay, אין צורך לנפץ נורות כדי לקצור אותן.

רשימת קניות:

חוט נחושת שטף את עצמו. 34 SWG (31 AWG / 0.22 מ מ) עובד.

ארדואינו

4 x נהגים V88 של DS8880

לפחות 28 חוטי LED (אך הם נשברים בקלות, אז קבל לפחות 25% חילוף)

ממיר DC-to-DC

קבל 5µF 5V

4.7nF 100V קבלים

חומר מסגרת (השתמשתי בפליז חתך 3 מ"מ x 3 מ"מ x 0.5)

בסיס כלשהו

דבק ציאנואקרילט

שקע כניסה DC (או USB המותקן בלוח)

מודול מקלט ואנטנה של 60kHz (או דומה).

מארזי כותרת גבריים עם 7 פינים (ומסופי כיווץ תואמים)

שלב 2: מקדחים את חומר המסגרת

המסגרת עשויה מאורך 1 מ 'של קטע פליז 3 מ"מ (עובי דופן 0.5 מ"מ) ולא יציע דבר קל מזה.

הנורות נשלטות על ידי מתגים בצד נמוך. המשמעות היא שכל נורית מחוברת למסגרת מוליכה ב -80 וולט על האנודה ואז חוט מבודד מוביל דרך המסגרת למעגלי הביקורת.

צריך לקדוח את המסגרת לחוטים. החלטתי לקדוח חורים במגרש רגיל של 10 מ מ ועשיתי ג'יג מדריך קטן כדי לקבוע את המרווח. חריץ בתחתית מחזיק את ערוץ המסגרת וסיכה (מפתח אלן בתמונה) אינדקסים על חור קיים ומאפשר לקדוח עוד שניים במרווח שנבחר.

ג'יג הקידוח משמש גם כג'יג כיפוף. יש לו חריץ למניעת התפשטות ערוץ ה- U במהלך הכיפוף.

השתמשתי בחורים באורך 1 מ מ, אבל קטנים יותר כנראה היו טובים יותר, כך שההדבקה תהיה קלה יותר.

שלב 3: כופפו את המסגרת

הדפסתי תבנית למסגרת החיצונית ומיקום LED. זה הודבק לשולחן העבודה ואז כופפתי בזהירות את מסגרת הפליז כך שיתאים.

עיקולים עם הצד הפתוח של ה- U כלפי חוץ היו קלים, אך אי אפשר היה לבצע את הכיפופים הפנימיים מבלי לשבור את התעלה עד שחיבשתי את החומר בעזרת מכה. זה היה צריך קצת יישור לאחר חישול, ולכן עדיף לחרוג רק את החלקים שבאמת צריכים את זה. פשוט לחמם עם לפיד המכה עד שהוא זוהר באדום ולא חם יותר. ללכת רחוק מדי ולהמיס את זה יהיה לא מועיל.

פעם אחת לעיצוב המסגרת הודבקה לתבנית.

ניתן למצוא את התבנית כקובץ PDF כאן. אם מודפס בקנה מידה 1: 1 (מתאים לנייר A3), ההיקף הוא 1 מ 'בדיוק כך שיתאים לאורכו של החומר.

שלב 4: חוט בנורות הלדים

תחילה חשב איזה קצה של ה- LED הוא האנודה (מתחבר למתח חיובי). על הלדים שלי זה היה מסומן על ידי חור קטן ממש בסמוך לקצה ציפוי הפלסטיק.

כל הקצוות האלה צריכים הלחמה לחוטים המולחמים למסגרת. אני לא מרוצה לגמרי מתבנית החיווט שלי, אז אני מתכוון להימנע מהצעות. תקע את החוטים דרך החור שבחרת, משוך מעט חזק והלחם במקומו. לאחר מכן חותכים את העודף. השתמשתי ב- Veropen שלי כמכשיר ומחזיק לחוט, בין היתר מכיוון שזה היה סוג הבידוד הנכון (הסוג שניתן להלחם ללא הפשטה, המכונה "זרימה עצמית")

לאחר מכן תוכל להתחיל לבנות את הספרות, לאבטח את חוטי המתג (קתודה) בעזרת דבק ציאנואקרילט בנקודה שהם עוברים דרך החורים במסגרת. הקפד להשאיר הרבה אורך, כדי לולאה לאורך כל המסגרת ולתוך הבסיס / תיבת הבקרה.

אתה יכול לתמוך בחוטים זה מזה כדי לקבל פינות עגולות ולהימנע מחוטים שחולפים מול ספרות. הלחם אותם אם הם חוטי חשמל, הדבק אותם אם חוט מתג. פינות הספרות נראות כאילו החוטים חייבים לגעת, אך בעת הצורך קל להרחיק אותם זה מזה.

שלב 5: צור את הבסיס ואת כפות הרגליים

הכנתי בסיס עץ אלון, ורגלי פליז מעובדות למסגרת על מחרטת ה- CNC שלי. אבל כל סוג של קופסה היה עושה, וכפות רגליים מודפסות תלת מימד למסגרת יעבדו בסדר, אני בטוח.

כפות הרגליים מוחזקות כלפי מטה בעזרת ברגי M5 בחורים המורחקים החורגים מחור המסגרת המרכזית. הברגים מתאימים לחריצים המעובדים בבסיס. החוטים עוברים דרך אותם חריצים. החריצים מאפשרים להתאים את המרווח בין כפות הרגליים כדי להגדיר את המתח בחוטים (במידה מסוימת).

לאחד הברגים יש גם עין וחוט המספק את כוח ה -80 וולט למסגרת הפליז.

קבצי STL עבור סוגר האנטנה ותושבת ה- PCB נמצאים ב- Github שלי.

שלב 6: צור ובדוק את לוח הבקרה

האמצעים להכנת לוח הבקרה מכוסים במדריך קודם.

לא עבדתי מתוך סכמטי, המצאתי תוך כדי. עם זאת עשיתי סכמטי לאחר מעשה.

פורמט PDF או KiCAD

סכמטי זה עשוי להיות חסר כמה שגיאות ששרטוט Arduino קידוד עגול, וייתכן שיהיו בו שגיאות נוספות שחסרות לשעון האמיתי.

הנקודות החשובות שיש לזכור היא שצריך לחבר את ממיר DC-DC לפין ה- V-in של הארדואינו ולחבר את מקלט ההגיון ורדיו הרדיו ל- 5V המווסת. המשמעות היא שהארדואינו והממיר יכולים לפעול מכל PSU עד 12V וההיגיון עדיין רואה רק 5V מוסדר.

שלב 7: הרכיב את הספרות לבסיס ומיון כל החוטים

כשהחוטים מוחזקים זמנית בערוץ עם פיסות קלטות קטנות ניתן להוביל את החוטים הרבים אל הבסיס. השתמשתי בממיר התקדמות מתכוונן כדי להבין איזה חוט הוא איזה. תחילה הגדרתי אותו למתח אשר רק ידליק נימה LED רופפת ואז תקע את הפלט החיובי דרך חור מסגרת. לאחר מכן, על ידי נגיעה בקצה החתוך של קצה חוט הנחושת האמאיל לחוט האספקה השלילי מהממיר, יכולתי לראות לאיזה קטע כל לד מוביל. לאחר מכן פרסמתי את החוט לתוך סיכה וחרקתי בחלקו למחבר.

הטרמינלים אינם מתנהלים לאחר כיווץ, יש להלחים אותם גם כדי לפרוץ את בידוד האמייל. לאחר הלחמה הסיכות נדחקו כל הדרך הביתה.

שלב 8: הבזק את הארדואינו

את הסקיצה של ארדואינו ניתן למצוא כאן.

github.com/andypugh/LEDClock

ישנם שני מערכונים, אחד להפעלת השעון ואחד שפשוט עובר בין המספרים 0 עד 9 בכל ערוץ.

סקיצת בדיקה זו תאפשר לך להבין אילו כותרות בסיכות הפלט יש להחליף, ואם יש צורך להחליף אחת משורות הנתונים של BCD. (אם תסתכל על הסקיצה תראה שאני צריך להחליף כמה ערוצים בגלל שטויות בחיווט, אלה היו קלים יותר לתקן בתוכנה).

שלב 9: המתן בתסכול לסינכרון הרדיו

שעון הרדיו צריך לקבל דקה מלאה של נתונים. המערכון של Arduino מהבהב בסרגל המרכזי של הספרה של עשרות שעות כדי להדהד את נתוני הרדיו הנכנסים, והדקות מראות כמה פיסות נתונים לא פגומות הגיעו. אם הוא מגיע ל -60 אז יש נתונים טובים והזמן מוצג.

ברוח של גילוי מלא, זוהי הדמיה. נראה שהצלחתי לגרום לו לסנכרן רק כאשר הוא מופעל מה- USB של ה- Mac שלי וממוקם במקום שאינו פוטוגני. במקרה של נתונים אמיתיים הפולסים של שניה הם באורכים שונים, כדי לקודד את הבינארי.

יש גם אלמנט עצלן (הוא זוהר, אך עמום יותר מהאחרים) הנורית עצמה טובה. אני חושש מבעיה בשבב הנהג, אך אנסה לחבר מחדש את הנחושת האמיילת תחילה. (למעשה כנראה שאריץ חוט נוסף)

שלב 10: סיום

ניתן להחזיק את החוטים בערוץ באורך הבידוד המופשט מכמה חוט 1.5 מ מ. אך היזהר לא לפגוע בחוטים הדקים.

כתב ויתור: אינני מתיימר להיות הראשון שהגה את הרעיון של שימוש בחוטים אלה לשעון, אך הגעתי לרעיון באופן עצמאי. כשחקרתי אחר נהגים מתאימים מצאתי את הפוסט הזה משנת 2015 המציג שעון עשוי מאותם נימים (אם כי נראה שהוא גמיש, מה שהיה הרבה יותר קל).

אולי אני הראשון לשתול אותם בחלל על חוטי החשמל שלהם, אבל גם לא אכפת לי להמר על זה.