RGB LED Fiber Optic Tree (aka Project Sparkle): 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Synes du rommet ditt er for kjedelig? Vil du tilføre den litt gnist? Les her hvordan du tar en RGB LED, legger til en fiberoptisk ledning og får den til å SKINNE!

Det grunnleggende målet med Project Sparkle er å ta en superlys LED pluss noen fiberoptisk kabel med en lysende glød og koble den til en arduino for å skape en fin lyseffekt. Dette er en etterligning av fiberoptiske stjernefliser/tak, men montert vertikalt på grunn av at jeg ikke kan bore i taket mitt og bruker ikke en forhåndsprodusert belysning for å tenne på fiberoptiske ledninger. Så egentlig er det en måte å få kule fiberoptiske effekter på uten å investere i dyre belysningsapparater. Å koble den via LED til en arduino legger også til for enhver form for tilpasning og fargeforbedring! Beste av to verdener! Materialer: 10W LED - $ 5 - eBay. ** Advarsel, dette er veldig lyst. IKKE se på dette direkte når det er på. Stikk den under en eske for testing eller et annet passende deksel ** Fiberoptisk endeglødetråd - ~ 25-30 dollar - jeg kjøpte den online fra TriNorthLighting. Fiberoptisk kabel selges vanligvis av foten med forskjellige strengnumre i kabelen. Jo færre tråder i en kabel generelt, jo tykkere er hver enkelt ledning, noe som betyr et lysere endepunkt totalt sett. Sjekk denne siden for et praktisk diagram over kabelenummer og bredde. 12V, 2Amp strømforsyning - ~ $ 10 - Jeg hadde en liggende. Hemmelige materialer: De fleste av disse delene er ting folk vil ha rundt seg og kan brukes på nytt til andre prosjekter Arduino - $ 25-30 - Jeg brukte et Arduino Uno R3 brødbrett - ~ $ 5 Loddejern - Hvor som helst fra $ 10 til en størrelsesorden høyere kretskomponenter - hver kostet bare noen få cent, det vanskeligere problemet er sannsynligvis hvor du kan få dem i dag Wire, wire strippers, cutters, etc. Tulle - $ 5 - kjøpt fra et håndverk butikk. Det er materialet jeg brukte til å veve de fiberoptiske trådene på veggen

Trinn 1: Oversikt over kretskomponenter

Annet enn grunnleggende ledning (og LED) har kretsen vår to hovedkomponenter: transistorer og motstander. Transistorer Så vi har en 10W LED, strømkabel og arduino. Målet er å koble LED -en til brødbrettet og feste arduinoen til det samme brødbrettet, slik at arduinoen kan sende ut en verdi og LED -en tennes med en viss lysstyrke (tilsvarer verdien arduinoen sendte ut). Problemet er at arduinoen bare kan levere 5V, men LED -en vår trenger 12V (merk: dette kan endres avhengig av hvilken strøm -LED du bruker). Det er her strømforsyningen kommer inn. "Hvordan vil vi noen gang koble arduino, LED og strømforsyning sammen ?!" spør du kanskje. Svaret er magi. TRANSISTORENES magi! Enkelt sagt er en transistor en forsterker eller en bryter. I dette tilfellet bruker vi det som en bryter. Den blir koblet med en pin til arduinoen, en annen pin til strømforsyningen og en tredje til LED -en. Når arduino sender en strøm over en spesifikk terskel, vil transistoren "slås på" og la strømforsyningsspenningen løpe gjennom den og tenne LED -en. Når det ikke er nok strøm fra arduinoen, vil transistoren ikke la strømforsyningen gå gjennom den og LED -en vil være av. Transistorens koblingstype er kjent som en koblings- eller kryss -transistor. Det er mange forskjellige typer tilgjengelig som har forskjellige egenskaper som spenning som trengs over pinnene, forsterkningen osv. Jeg oppfordrer alle som er interessert til å lese mer om transistorer for å få en mye bedre forståelse av dem. 10W LED har totalt fire pinner, på den ene siden av bakken og på den andre siden en pinne for hver farge. Hvis vi ønsker å kunne kontrollere hver farge separat (for å kunne vise hvilken som helst fargekombinasjon av RGB), må hver farge ha sin egen transistor, så vi trenger totalt tre transistorer. Flere detaljer om transistorene som brukes vil være i neste trinn. Resistorer Nå som vi har funnet ut hvordan LED -en skal slås på, er det et annet problem. All denne kraften er ikke nødvendigvis bra! Vi ønsker ikke å korte ut LED -en, så motstander må legges til den. Av de fire pinnene på LED -en trenger ikke jordpinnen en motstand siden den bare skal jordes. Men de tre fargepinnene trenger minst en motstand, og siden forskjellige farger trekker forskjellige spenninger, er de ikke nødvendigvis de samme motstandene. "Hvordan skal vi noen gang finne ut disse verdiene ?!" spør du kanskje. Svaret er MAGISK. Matematikkens magi! (les videre det er verdt det, jeg lover …)

Trinn 2: Beregning av kretskomponenter

Transistortype Som sagt i forrige trinn, er transistorene som brukes her av brytervarianten. Hvilken spesifikk type transistor som trengs i en krets avhenger av hva kretsen krever, men i denne kretsen er en 2N2219 transistor egnet. Vær oppmerksom på at du kan bruke en annen transistor enn 2N2219, så lenge den har de riktige spesifikasjonene for kretsen du jobber med. (Den mer vanlige 2N2222 -transistoren bør også være egnet) Avhengig av transistortypen vil de tre pinnene på transistoren enten være "emitter, base, kollektor" eller "gate, kilde, avløp." 2N2219 -typen er den tidligere. Det er mange transistorkroppstyper, så for å finne ut hvilken pinne som tilsvarer emitteren, basen og samleren, er det på tide å konsultere spesifikasjonsarket ditt! Transistoren trenger også to motstander. Den ene kobler transistorens base til arduinoen - dette kan være hvilken som helst verdi, vanligvis rundt 1kΩ. Dette brukes slik at enhver falsk strøm fra arduinoen ikke får transistoren til å utløse og ved et uhell slå på lyset. Den andre motstanden som trengs, kobler basen til jord og er generelt en stor verdi som 10kΩResistortyper For å koble strømforsyningen til LED -en må vi bruke noen motstander. Hver farge på LED -en har en annen nødvendig spenningsinngang. De spesifikke verdiene avhenger av hvilken LED du bruker, men for en standard 10W LED vil disse sannsynligvis være i riktig område: Rød - 6-8 V Grønn - 9-12 V Blå - 9-11 V Strøm som kreves av LED: 3 milliAmps (mA) Strømforsyningsspenning: 12 V Så situasjonen er: vi bruker en 12 V strømforsyning for å slå på LED -en, og hver farge skal motta en spenning mindre enn det. Vi må bruke motstander for å redusere spenningen hver farge på LED -en faktisk ser. For å bestemme verdien av motstand som trengs, er det på tide å konsultere Ohms lov. For eksempel for den røde fargen: Spenning = Strøm * Motstand…. Skriv om til motstand = Spenning (fall) / Strøm motstand = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (Verdien på 4 V er fra 12V (strømforsyning) - maksimum rødt område (8 V)) Vi er ikke ferdige ennå. Avhengig av motstandstypen (dvs. størrelsen) kan bare en viss mengde strøm tappes av den. Hvis vi bruker motstander som ikke kan spre nok strøm, brenner vi dem ut. Formelen for å beregne effekten over motstanden kommer fra Ohms lov: det er effekt = spenning * strøm. Effekt = 4V * 0,3 A = 1,2 W Dette betyr at vi trenger en 13,3Ω, 1,2 W (minst) motstand for å sikre at LED -en vår er trygg. Problemet er at de vanligste motstandene kommer i 1/4 W eller mindre. Hva å gjøre?! Ved å bruke magien ved å sette opp motstander parallelt kan vi fikse problemet. Ved å kombinere fire (1/4 W) motstander parallelt, gir den totale effekttapet 1 W. vi bruker litt mindre). Ved å legge til motstander parallelt, reduseres motstanden proporsjonalt (det vil si at hvis vi kombinerer fire 13,3 Ω motstander parallelt vil den totale motstanden bare være ~ 3 Ω) For å få riktig motstand og effekttap kan vi kombinere fire 68 Ω 1/4W motstander i parallell. Vi får dette tallet ved å multiplisere 13,3Ω med fire, som er ~ 53Ω og deretter ta den nest høyeste standardverdien for en motstand. Totalt sett: for å drive den røde fargen må vi bruke enten en 13,3Ω 1W motstand eller fire 68Ω 1/4W motstander parallelt. Bruk samme prosess for å beregne motstanden som trengs for de andre fargene. Sammendrag av nødvendige kretskomponenter: 3 x 2N2219 transistorer 3 x 1 kΩ motstander 3 x 10 kΩ motstander Rød: 4 x 68Ω 1/4 W motstander Blå: 4 x 27Ω 1/ 4W motstander Grønn: 4 x 27 Ω 1/4W motstander

Trinn 3: Kretsskjema / Konstruksjon av kretsen

Etter å ha gått gjennom regnestykket og samlet alle nødvendige stykker, er det på tide å sette dem sammen!

Ta først strømforsyningen, og kutt av hvilken tilkobling den enn har, og isoler strøm- og jordledningene. Legg jordledningen til en av brødbrettskinnene. Lodd strømledningen til loddetinnet de nødvendige motstandene på lysdioden. Bygg deretter kretsen som angitt på kretsdiagrammet. Vær oppmerksom på at alle grunnene i kretsen (arduinojord, transistorjord, strømforsyningsgrunnlag) må kobles sammen på en eller annen måte.

Trinn 4: Arduino -kode

Vi er nesten der! På tide å koble kretsen vår til arduinoen.

Koden her kjører bare RGB LED gjennom en fargesyklus (dvs. sjekker ut hele regnbuen). Hvis du er kjent med arduino, er dette ikke så komplisert. Denne koden ble ikke opprinnelig skrevet av meg, men jeg kan ærlig talt ikke huske hvor jeg lastet den ned fra; det var åpen kildekode. Hvis jeg husker det eller om noen kjenner kilden, vil jeg gjerne nevne det. Skissen er limt inn nedenfor. Bare vær sikker på at pinverdiene i skissen tilsvarer pinnene på arduinoen som brukes til å koble til LED -en. Alt koden gjør er å sende en individuell verdi (fra 0 til 255) til hver av LED -fargepinnene. Hvis du vil at en bestemt farge skal komme opp, sjekk ut et RGB -fargekart // Kjører en RGB -LED gjennom en fargehjulsyklus int lysstyrke = 0; // hvor lyssterk LED -en er. Maksimal verdi er 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup () {// erklær pins for å være en output: pinMode (RED, OUTPUT); pinMode (GRØNN, UTGANG); pinMode (BLÅ, UTGANG); } // fra 0 til 127 ugyldig displayColor (uint16_t WheelPos) {byte r, g, b; bryter (WheelPos / 128) {case 0: r = 127 - WheelPos % 128; // Red down g = WheelPos % 128; // Grønn opp b = 0; // blå avbrudd; tilfelle 1: g = 127 - WheelPos % 128; // grønn ned b = WheelPos % 128; // blå opp r = 0; // rød avbrudd; sak 2: b = 127 - WheelPos % 128; // blå ned r = WheelPos % 128; // rød opp g = 0; // grønn avbrudd; } analogWrite (RØD, r*2); analogWrite (GRØNN, g*2); analogWrite (BLÅ, b*2); } void loop () {displayColor (rad); forsinkelse (40); rad = (rad+1) % 384; }

Trinn 5: Legge til fiberoptiske ledninger

Selv om du ikke fullfører dette trinnet, er det fine at nå har vi en fantastisk, lys, fullt tilpassbar RGB LED. Jeg valgte å kombinere det med fiberoptikk, men egentlig kan du gjøre hva du vil! Lag et søtt søkelys? Tenn en diskokule? Så mange muligheter!

Jeg kjøpte opprinnelig fem fot med 50 tråd fiber, 10 fot med 12 tråd fiber og 5 fot med 25 tråd fiber. Jeg endte med å kutte lengden i to slik at jeg ville ha flere flekker, selv om ledningene i seg selv var kortere. Jeg valgte å lage et tre siden jeg ikke klarte å montere dem gjennom en vegg. Tylen ble limt på veggen via gummisement (tyll er ganske lett, så tape kan være tilstrekkelig). Fibrene tres gjennom tyllet inn i et trelignende mønster. Ved hjelp av en tom/tørket brusboks kan LED -en plasseres nederst, og fibrene legges til toppen av den. Det største problemet på dette tidspunktet er å prøve å sørge for at lys går gjennom fibrene i stedet for bare å gå ut gjennom toppen av brusboksen. Å pakke fibrene tett inn i folie kan hjelpe, men jeg foreslår at du prøver det oppsettet du tror kan fungere. Sett alle disse bitene sammen, så har vi treet vårt!

Trinn 6: Festtid

Ikke annet å gjøre enn å dempe lysene, slå på arduinoen og sole seg i glansen av vårt nye fiberoptiske oppsett!

Jeg har også lagt ved en video av oppsettet. Det ser bedre ut personlig, men du kan se det sakte bevege seg gjennom et fargehjul.