מטען מערך האור: 3 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

זהו מערך של קופסאות שימורים ריקות של כלבים, כל אחת עם פנס LED יחיד בפנים ועדשה צבעונית על הפתח. הנורות נשלטות על ידי גלאי תנועה המופעלים על ידי אינטראקציה של הצופה. באמצעות נוריות כמקור אור לכל אחת מהפחיות, דרישות ההספק נמוכות. המעגל משתמש בכמות קטנה של רכיבים להנעת הלדים, ומדריך זה יתאר בפירוט מסוים כיצד הוא משתמש בגלאי תנועה, טרנזיסטורים, נגדים ונורות לד ליצירת מופע האור האינטראקטיבי. אני טירון בתחום האלקטרוניקה ויש לי רק לאחרונה יצרתי את עיצוב המעגלים הראשון שלי ובניתי את הפרויקט הזה בהצלחה. כל מי שמתעניין באלקטרוניקה יכול בקלות להגיע לרמת המומחיות שלי כטירון מצליח על ידי קריאה ועשייה, מעט החוכמה שלי שנלמדת היא שאם אתה יכול להרשות לעצמך כלים טובים יותר, זו הדרך ללכת. כאמן, אני ממש לא עושה זאת. רוצה לקדם חנות או מוצר אחד על פני אחר, אך לקהילה שלי אין את המבחר הטוב ביותר של חנויות בהן אני יכול למצוא רכיבים אלקטרוניים טובים, לכן אני מפרט את רדיו שאק כ"מחסן "בלבד, והחליף אותו בחנות או בספק האהוב עליך. רכיבים: 64 פחיות מזון לכלבים (שטופות) 32 ירוק 10 מ"מ נוריות בהירות (www.evilmadscientist.com) 32 כחולות 10 מ"מ נוריות סופר בהירות (www.evilmadscientist.com) חוט חיבור 50 '(אספקה אלקטרונית, מניח שכן לא ספרתי שימוש) 10 לוחות ארז (חנות חומרה) 2 מוט זווית אלומיניום (חנות חומרה) 2 מוטות אלומיניום בעובי 1/16 אינץ '(חנות חומרה) 8 נגדים 1 1/4 w 1K (צריף) 8 טרנזיסטורים PNP (צריף) 8 DP-001 גלאי תנועה (www.glolab.com) 8 עדשות Fresnel (www.glolab.com) צינורות כיווץ חום בגודל 5 '(למקצה מקצועי) uct, צבעים מתואמים מגניבים) 1 9V 800ma ספק כוח (צריף) 1 מתג (צריף) 1 PCB עגול (צריף) 31 פליז #8 ברגים (חנות חומרה) 31 פליז #8 אגוזים (חנות חומרה) 31 פליז #8 מכונות שטיפה (חנות לחומרי בניין) 32 עדשות זכוכית (הרעיון המקורי נועד לנייר, פלומה, נציץ או כל צורה של מיסוך צללית) 1 כבל מאריך כלים: אקדח דבק חם (עדיף על סרט דביק) חשפניות חוטים (אל תסמכו על השיניים, הכלי בתמונה כאן הוא הכלי הטוב ביותר לתפקיד) ברזל הלחמה (אל תרמה את עצמך כאן, השתפרתי עם ברזל טוב יותר) הלחמה (שטף) אקדח חום (הכרחי רק אם אתה מכווץ את חיילי החוט שלך) עזרה בידיים (אופציונלי אך מאוד מוצע) זכוכית מגדלת (אופציונלי) לוח קרשים (אופציונלי, אך הכרחי לכל מי שרציני לגבי עיצוב מעגלים אלקטרוניים) 1 נגד 39K (תכנות רגישות DP-001) 1 נגד 2.7K (תכנות DP-001) 1 מקדחה 1 מקדח רב גודל (חובה על מקדחה רגילה) 1 מברג 1 פטיש (אופציונלי, ניפוץ הבוהן מסיר את השעמום ונקר רמת הלחמה של 64 נוריות LED עם 128 חוטים) 1 קליפר או קנה מידה 1 דבק עץ 2 מלחצני בורג ארוכים הערות חשמליות: Vcc = מקור חיובי Vdd = FET חיובי, ספק הכוח מספק חיובי לגלאי, הטרנזיסטור NFET ב- DP-001 פלט ערך חיובי. במסוף אנו קוראים לזה VddVss = מקור שלילי. כאמן שעבד בעיקר בשמנים ולאחרונה ביצירות הייטק יותר, רציתי גם לשלב קצת ירוק ביצירה שלי. יש לי שני פאג'ים ונראה שהם אוהבים לאכול כל יום, מה שמוביל לבזבוז מכלי מזון, אז התחלתי לשמור את הפחיות לפרויקט עתידי שידעתי שאצא כשיהיה לי אוסף גדול יותר. חבר אמן אחר, שעובד בזכוכית מותכת, הזכיר כי היה מופע מושפט בעל הנושא "שיתוף פעולה", והחלטנו לעבוד על יצירת אמנות יחד. זו הייתה הזדמנות מושלמת להשתמש בפחיות מזון לכלבים שהתגוררו במוסך שלי. עם כל כך הרבה פחיות, היה ברור שהיצירה חייבת להיות בצורת מערך כלשהו, שנדלק על ידי תנועת הצופה. נפגשנו בבית קפה מקומי ופרסמתי את התוכנית שלי, שם היצירה היה טבעי כמו הטבע עצמו, מערך אור באמצעות מטען חשמלי. להלן תיאור מהיר של העבודה והתהליך ליצירת יצירת אמנות זו..

שלב 1: בניית המסגרת

לוחות הארז נמצאו בחנות חומרי בניין מקומית ונועדו לארונות ריפוד. העלות הייתה זולה $ 23 דולר עבור 12 קרשים; הם היו מושלמים לפרויקט. הם נבחרו גם עבור צבע וצורה עם יתרון נוסף של ניחוח ארז קל.

תחילה שיפנו את פני הקרשים ומצופים ב וריתאן שטוח כדי למנוע מהם למשוך שומן ולכלוך באמצעות טיפול ולהוציא את צבע הארז. אורכם של הלוחות 3.75 אינץ 'ואורך 48 אינץ', מושלם כך שהמטריצה תתאים לרוחב ולגובה של הקרשים ויוצרים מרווח מושלם למטריצה מרובעת. קוטר פחית המזון לכלבים הוא 3 "ומציאת חור בגודל כזה הייתה קלה. מדדתי את קו האמצע של הקרשים ולאחר מכן את המרחק בין מרכזי שני קרשים זה לצד זה. בעזרת מדידה זו הרווחתי את החורים לאורך הקו האנכי. מהקרשים ליצירת מערך פחיות מרובע. זה סיפק לי קצת מקום בחלקו העליון והתחתון של היצירה, כדי לאזן את היצירה בצורה אופקית, נוספו שני קרשים ריקים, אחד בכל צד של המטריצה. לקדוח את החורים עבור את הפחיות בעזרת מסור החור בגודל 3 אינץ ', חול את החור ובדוק את הפחית שבחור כדי לבדוק את הפתח. הדביקו את הלוחות בכמות קטנה של דבק עץ והדקו יחד, הניחו לייבוש למשך הלילה. רציתי שקצות הפחיות יהיו אחידים והבסיס כך שיבצבצו דרך החלק האחורי של הלוח רק ב 1 ". שימוש בערימות של חתיכות החור שנקדחו מהקרשים על מנת ליישר את הלוח שהושלם כלפי מטה. כך שכל אחד יכול לבלוט בגודל 1 אינץ 'דרך הגב. בעזרת אקדח הדבק החם הונחה חרוז דבק מסביב לבסיס כל פחית שמהדק אותם ללוח. על מנת להעניק ליצירה מספיק כוח כדי שהפנלים לא ייסדקו וייפרדו בעת הטיפול, הקרשים נקשרו גם בחלקם העליון והתחתון בעזרת מוט אלומיניום שטוח וחתיכת אלומיניום זוויתי. ניתן היה להשאיר את המוט השטוח בחוץ, אבל רציתי כוח וידוע לי כמהנדס מדי פעם. תחילה קו את סוגר המוט והזווית עם קצה הלוח, מהדק ואז קדח חור אחד דרך קו האמצע האנכי של כל קרש, אחד למעלה ואחד בתחתית. קשרו אותם יחד עם ברגי הפליז, האומים והדיסקיות. כדי להוסיף כוח ליישום זה, חרוז דבק חם לאורך הסורגים והקרשים. הנחתי גם חרוז דבק חם קטן בבסיס כל אגוז כדי לשמור אותו במקומו; המסגרת מוכנה. לאחר מכן מכינים את הפחיות. החלק הפנימי של הפחיות היה בצבע אפור שספג את האור מהנורית, על מנת לגרום יותר מהאור להכות את העדשות שהוא יקפץ מסביב, הדבר הושג על ידי צביעת החלק הפנימי של הפחיות בצבע סמן. הסיבה לבחירה של צבע הסמן הנבחר נבעה מהזרבובית שלו, שנועדה להצביע כלפי מטה על הקרקע כך שהזרבובית ישרה מה שהופך את צביעת פנים הפחיות לקלה. רציתי גם שהצבעים ישתנו מעט ולכן בחרתי בצבעים אדום, ירוק, כחול, לבן וצהוב; בשלב זה, המראה והצבע לא היו ידועים לי מכיוון שחבר שלי היה עסוק בייצור אותם בזמן שבניתי את המסגרת ואת האלקטרוניקה. כדי לקדוח את החורים שבפחיות, מקדחה סטנדרטית יצרה בור, שהיה קשה מדי לניקוי וגם להפוך את החור למאריך לאחר שנטבע. על ידי שימוש במקדח צעד, החור נקי מכיוון שהסיביה הזו תטחן את קצוות החור תוך כדי קידוח ויוצרת חור עגול מושלם בגודל הנכון עבור הלדים. לאחר מכן מדדתי את קוטר הקצה העסקי של ה- DP-001, כדי שאוכל לקדוח חורים בלוח כדי שיציצו דרכם; בחר גודל מקדחה מתאים ופרש תבנית מעגלית לחורים. זה היה כדי לשמור על הדמיון העקבי עם מעגלים. כשכל הפחיות צבועות, קדוחות ומותקנות בתוך המסגרת, הגיע הזמן לעבוד על האלקטרוניקה.

שלב 2: עיצוב אלקטרוני

תבין שאני טירון בעיצוב אלקטרוני, אם חלק מהפרשנויות שלי לגבי פעולות רכיב אינן נכונות, אנא פרסם הערה כדי שהקורא יוכל למצוא בהירות. כמו כן כלי הפשטת החוטים היה הכלי בעל ערך רב על שולחן העבודה, הוא יכול להציל את השיניים אם זה הרגל שלך, ויכול להציל את השפיות שלך בעת הפשטת מאות חוטים; זהו כלי זול, אך כלי נהדר. לפני שנוסיף את כל האלקטרוניקה, עדיף ליצור עיצוב ולאחר מכן לבדוק את פעולת המעגל. הלחמה היא לא הדרך להתקדם ואתה יכול לבזבז חלקים טובים רבים כך. סדר העסק הראשון הוא לחשב את ערכי הרכיבים ולהגדיר את דרישות ההספק של המעגל. הרכיב הראשון הוא גלאי התנועה DP-001, שיש לו טווח דרישת הספק מ- 4v DC מינימלי עד מקסימום 15v DC, מה שנותן לנו טווח נחמד לעבוד איתו. המעגל יניע 65 נוריות וכל נורית מדורגת כדי לצייר 20mA של המקסימום הנוכחי. 65 x.020A = 1.3A (64 נוריות פחיות ו -1 עבור נורת חשמל), הזרם הדרוש ל- DP-001 הוא 45 מיקרו-אמפר נמוכים או.000045A x 8 = 00036A, שהיא דרישת הספק נמוכה מאוד. בחר שנאי מתח 12V 800mA DC, והבין שאני לא הולך להדליק את כל הנורות בו זמנית, ואף אחת מהן לא תידלק זמן רב במיוחד, יש לזה הרבה כוח. כעת, כשאנחנו יודעים איזה כוח יניע את הנורות, עלינו לחשב את גודל הנגדים המגבילים שימנעו מנורות הלהבה להישרף תוך שמירה על הבהירות האפשרית. זוהי משימה פשוטה של שימוש בחוק אוהם כדי לקבוע כמה התנגדות כל LED צריך לשמור על קריר ובהיר. מפרטי ה- LED אומרים כי הזרם המרבי לא יעלה על.020A (20mA), תוכל ללחוץ על ערך זה כדי להפוך אותם לבהירים יותר אם משך ה"הדלקה "קצר מספיק. חישוב ההתנגדות הדרושה, קח את המתח וחלק אותו בערך הנוכחי המרבי. 12V DC /.020mA = 600 אוהם. רציתי לקבל את מירב האור מכל LED כך שנבחר נגד של 470 אוהם. זכור שהאורות לא יידלקו ברציפות, כך שהסכנה לשרוף אותם קטנה פלוס 470 קרוב ל 600. כדי לבדוק כמה זרם יהיה נמשוך דרך הנורית אם נשתמש בנגד של 470 אוהם אנו מחלקים 12V ב 470 אוהם לשווה.0255mA, הפרש של.0055mA, שהוא זניח. גלאי התנועה DP-001 יכולים לשקוע רק 100ma של זרם, כך שמניע את כל 64 נוריות ממודול אחד לא יעבדו, ובנוסף כולן נמשכות בבת אחת, וזה יהיה פחות יעיל ומשעמם במקצת.אם נחלק את 64 הנורות ב- 8 ונשתמש ב 8 גלאים DP-001 שכל אחד יניע 8 נוריות עבור זרם כולל של 160ma לגלאי, זה עדיין יותר מדי עבור ה- DP-001 בעל ערך כיור מרבי של 100mA. במפרט 2N3906 אומרים שהוא יכול לשקוע מ -10 מיקרו אמפר ל -100 מילי אמפר, אבל אני מעדיף להסתכן במעבר מאשר במודול זיהוי התנועה. איך אני בוחר טרנזיסטור שיעבוד במעגל שלנו: ישנם שני סוגים בסיסיים של טרנזיסטורים מיתוג אותם נבחן, טרנזיסטור NPN או PNP. ייעוד NPN ו- PNP מתאר את השערים ואת פעולתם. בחרתי בנגד PNP למטרות כלליות, 2N3906, הוא לא יצטרך לפזר חום רב ומתאים היטב לפרויקט זה. לטרנזיסטורים יש שלושה מחברים הנקראים הבסיס, הקולט והפולט. הם מופעלים על ידי מתח המורגש בבסיסם, שיפתח את השער ויאפשר זרם רב יותר בין הקולט לפולט. ההבדל בפעולה בין NPN ל- PNP הוא שה- NPN יופעל אם לבסיס יש מתח חיובי של 0.7v או יותר ויכבה מתחת לערך זה. ה- PNP מוטה הפוך ומתגבר כאשר הבסיס מרגיש מתח נמוך מתחת ל -07v ומתחיל מעל ערך זה. נוריות הלדים מופעלות באמצעות המסוף מחוץ ל- DP-001 כדי להדליק את הטרנזיסטור שיאפשר לזרום זרם דרך נוריות הלדים. ה- DP-001 פלט "גבוה" במסוף הפלט וילך "נמוך" לכיוון שלילי כאשר תתגלה תנועה. הערה מהירה על טרנזיסטורים PNP ו- NPN, לא אכנס לבניית רכיבים אלה, רק לעובדה שהם מתנהגים הפוך מכיוון שהם מוטים הפוך. הטרנזיסטור NPN יוביל זרם בין האספן לפולט אם יש הבדל בין ערך החשמל בין הבסיס לפולט ואילו ה- PNP יוביל זרם בין האספן לפולט אם הבסיס חש מתח נמוך יותר בין הבסיס לפולט.. איננו יכולים להשתמש בטרנזיסטור NPN מכיוון שהוא מופעל כאשר יש "גבוה" בבסיסו ביחס לפולט שלו. זכור, ה- DP-001 הולך "נמוך" כאשר מתגלה תנועה. אז בחרתי להשתמש בטרנזיסטורים PNP מכיוון שהם מופעלים על ידי "נמוך" בבסיס ביחס לפולט, ומאפשר לזרום זרם דרך הטרנזיסטור כאשר מסוף ה- DP-001 הולך "נמוך" עם זיהוי תנועת IR.. המעגל שלהלן הוא מעגל פשוט המראה כיצד המערכת תפעל, כדי להוסיף עוד 7 גלאים, נגדים ולדים כל שעלינו לעשות הוא להעתיק את העיצוב הזה שמונה פעמים. להלן חלק מההיגיון שנכנס למעגל שתוכנן להלן כך שהוא פועל כמתוכנן והרכיבים לא נשרפים בענן של עשן כחול.אנחנו לא צריכים זרם כדי לזרום דרך פלט הטרמינל של ה- DP-001 ודרך הבסיס של הטרנזיסטור 2N3906, אנחנו רק צריכים שיהיה לנו מעבר לוגי בין "גבוה" ל"נמוך ", כדי להפחית את הזרם דרך הבסיס של הטרזיטור הוסף 1k אוהם (r1) ביציאה של מסוף DP-001 ובסיס הטרנזיסטור 2N3906. לפני שקושרים את אנודת ה- LED לטרנזיסטור, אנו ממקמים נגד הגבלת זרם (r2) עם ערך התנגדות של 470 אוהם בין שני המרכיבים. כאשר ה- DP-001 אינו מזהה תנועה מסוף הפלט שלו יהיה "גבוה" (Vdd) וערך גבוה זה יורגש בבסיס הטרנזיסטור שלנו ויחסום את זרימת הזרם בין הקולט לפולט. כאשר DP-001 מרגיש תנועה מסוף הפלט ילך "נמוך" (Vss) והטרנזיסטור יופעל ויאפשר לזרום זרם בין הקולט לפולט, וידליק את הנורית, הנגד של 470 אוהם יגביל את החום שגורם לזרם דרך הנורית.

שלב 3: בניית המעגל

אני מציע להשקיע בלוח לחם בגודל ממוצע לפחות, הוא הכלי הטוב למתקן מעגלים. ראשית בדקתי את העיצוב הפשוט באמצעות DP-001, נגדים מגבילים, טרנזיסטור מיתוג ו- LED. כשזה עבד כמתוכנן, בניתי את מעגל המיתוג עם כל שמונה הטרנזיסטורים והנגדים וחיברתי את כולם לבדיקה אחרונה.

המעגל הפשוט נבדק, כאשר תנועת ה- IR חלפה מול הגלאי הנורית נדלקה. בשלב זה הגיע הזמן להלחם חוטים לכל הלדים, ולאחר מכן לחבר את כל הגלאים עם הפלט החיובי (האדום), השלילי (השחור) והמסוף (ירוק). על מנת לחסוך מקום בלוח המעגלים, הנחתי את הנגד המגביל הנוכחי (r2) בקו אחד עם החוט שהיה קשור לצד האספן של הטרנזיסטור. התמונות למטה מציגות את לוח המעגלים "פרח", שימו לב לקווים הצהובים והאדומים, לכל אחד מהם יש נגד הגבלת זרם (r2) בתור ומכוסה בהתכווצות חום. עכשיו הכינו את 64 הלדים עם כל הלידים החיוביים והשליליים שלהם; זה המקום שבו הפטיש שימושי כדי להקל על השעמום, בחר לנפץ בוהן כי אתה צריך את האצבעות שלך כדי לסיים את העבודה. חיברתי את כל שמונה הגלאים, הטרנזיסטורים, הלדים, חיברתי אותם על לוח הלחם, בהינף יד, שמונה נוריות מנופפות ואז מכבות. הגיע הזמן לחבר את הכל ביחד. מכיוון שכל גלאי יניע שמונה נוריות LED, יצרתי תבנית של קבוצות לד, והקפדתי להפיץ את הלדים שידלקו על ידי כל גלאי אחד. קשרו את כל הפניות החיוביות של קבוצה של 8 נוריות יחד. עכשיו קח את שמונה הקבוצות של הפניות שליליות וקשר את כולן לקרקע המשותפת של ספק הכוח. כל קבוצת לד נחתכה לאספן הטרנזיסטורים; חיובי ואדמה נקשרה ללוח המעגלים. הצד הפולט של הטרנזיסטורים נקשר ישירות ל- Vdd וצד האספן נקשר לאנודה של ה- LED דרך הנגד המגביל בעוד הקתודה של ה- LED נקשרה לקרקע. מבחן המעגל עבד; החלק הבא היה הדבקה חמה של כל הלדים לתוך הפחיות שלהם, תוך שמירה על ניתוב מסודר של חוטים. פרח המעגל נקשר בחלקו האחורי של לוח המערך לתושבת מתכת עם גבם של עניבות הרוכסן של הלוח. לאחר מכן קשרתי כל קבוצה של 8 נוריות LED חיוביות לאספן של טרנזיסטור על הפרח. לאחר מכן הדבק את כל גלאי התנועה לחורים שנקדחו קודם לכן, הקפד להשתמש בניהול חוטים טוב על מנת למנוע מקן החוטים להתרחק ממך. בצד הקדמי של לוח המערך הדבקתי חם את עדשות Fresnel מול כל גלאי. לאחר שהעדשות Fresnel היו במקומן, הרגישות של הגלאים עלתה באופן ניכר. שנאי הקיר של אספקת החשמל 12V DC הותקן לאחר מכן בצד האחורי של הלוח כשהמוביל החיובי קשור למתג והקצה השני קשור לחיבור החיובי של פרח המעגל. מוליכי הקרקע של גלאי הפרחים והתנועה נקשרו לקרקע המשותפת של המערכת. כבל המאריך נקשר היטב לשנאי עם עטיפות עניבה כדי למנוע כל משיכה של הכבל לנתק את החשמל. המתג הורכב בקצה האחורי של הלוח בעזרת דבק חם. השתמשתי בכמה רצועות ניתוב צינורות לתליית היצירה הזו על הקיר (תמונה ראשונה), הן היו זמניות ונבחרו לשמור על דמיון העיגולים בעיצוב הכולל. כבר הוחלפו להם טבעות D ומעצבי דלתות בעמידה של הפאנל הרחק מהקיר. את היצירה הזו מאוד כיף לשחק, כשהצופה מסתובב, דפוסי ריקוד קליל עם התנועה. בעתיד, אני עשוי לחבר מחדש את היצירה הזו על ידי הוספת בקר מיקרו ושילוב האורות תוך יצירת דפוסים מגניבים כאשר אין תנועה למשך זמן מסוים.