Adresserbare melkflasker (LED -belysning + Arduino): 12 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Gjør PPE -melkflasker til flotte LED -lys, og bruk en Arduino for å kontrollere dem. Dette resirkulerer en rekke ting, hovedsakelig melkeflasker, og bruker en veldig lav mengde strøm: Lysdiodene avgir tilsynelatende mindre enn 3 watt, men er lyse nok til å se. Blant andre ting ville jeg se om jeg kunne lage en elektronisk lys føles mer menneskelig enn de fleste, og funnet roterende kontroller er en god måte å gjøre dette på. PPE -melkflasker gir en billig, men estetisk tiltalende måte å spre LED -belysning på. Spesielt hvis du kan finne fine runde:) Modding et objekt med LED -belysning er ikke bare miljøvennlig, men også mye mer greit enn å bygge et hus fra bunnen av. Fordi lysdioder er små, kan du sette dem nesten hvor som helst, og de produserer ikke mye varme så lenge de er spredt og kjører med riktig spenning. Denne instruksen vil hovedsakelig omhandle fysisk design og produksjon, og jeg er antar at du har en grunnleggende kunnskap om å lage elektroniske kretser og LED -belysning. Siden de nøyaktige lysdiodene og strømforsyningen du bruker sannsynligvis vil variere, vil jeg bare gå inn på det grunnleggende i kretsen min når det gjelder spesifikasjoner. Jeg vil også prøve å vise deg nyttige ressurser og forklare mer om Arduino -mikrokontrolleren og koden som forteller dem å jobbe i rekkefølge. Elektronikken til grunnleggende LED -belysning er veldig enkel, lik grunnskoleelektronikk, så sannsynligvis ikke tar lang tid før du tar det i det hele tatt.

Trinn 1: Verktøy og materialer

For å produsere lysene selv trenger du: PPE -melkflasker Ark med 3 mm klar akryl 2 -kjerne elektrisk kabel (eller høyttalerkabel vil gjøre det - det kan være ganske lett, siden det bare tar omtrent 12v og svært lite strøm, avhengig av hvordan du designer LEDerResistorerLodderVarmekrympeslangeEn gammel transformator (veggvorter til amerikanere), pluss stikkontakt+plugg for å gå med den. Flettet kobbertrådSolid kjernewireGlidelåserVerktøy du trenger: Borehullskutter (tilpasset bredden på melkeflaskehettene - se trinn 2) Assorterte små borekroner Junior -hacksag (avhengig av hva du bruker som hus) Skrutrekkere Trådstrippere Sidekuttere/Trådklippere Loddejern Multimeter Tredje hånd (avgjørende for lodding av komponenter sammen) Avloding av veke (hvis du berger komponenter fra andre enheter) Krokodilleklipsledninger (for testing/prototyping). Det kan også være lurt å lage et hus for dem. Jeg har prøvd forskjellige måter å henge dem på, og slo meg ned på en bøyd del av PVC -rør, hengt i taket med hull boret for kablene. Jeg prøvde også å stifte dem til taket. Du kan også henge dem gjennom et brett som er montert i taket, fra ledningen, eller til og med lage hull i selve taket for å imøtekomme ledningene og drive dem fra et loft. Trinn 5 viser og snakker om noen av disse alternativene. Ovenstående er alt du trenger for å lage noen lys som fungerer med en grunnleggende av/på -bryter. For å gi dem mer avanserte funksjoner som fading eller sekvensering, trenger du også en mengde komponenter som transitorer og en mikrokontroller: Arduino miniMini USB -adapter for over, eller FTDL USB til topptekst. vist nedenfor, men mer om dem og hvordan de fungerer sammen i trinn 6. Det er også et kabinett for bryterboks, som kan være alt du liker. Jeg så en nydelig rund nadverdsboks i Japan -rommet på British Museum, men de ville ikke la meg få den. Til slutt brukte jeg en hvit kartong med kartong fordi den passer så godt til temaet:) Med en slik krets på plass er det alle slags ting du kan programmere en arduino å gjøre med det. Jeg liker kinetisk belysning, men jeg synes blinkende julelys osv. Er prangende og mekanisk. Deres regelmessighet og konsistens er kald og uvelkommen (det må kreves arbeid for å skape den naturalistiske glimten av gode julelys). Jeg vil ikke ha noe prangende (bokstavelig talt). Jeg vil ha en enkelt, analog kontroll for lysene som føles veldig menneskelige, som bare sekvenserer måten de slås på og av. Kode for det, kombinert med en fin følelsesskive og en estetisk tiltalende aluminiumsknapp gjør dette til et hyggelig leketøy.

Trinn 2: Skjær og bor Perspex

Først og fremst skal vi kutte noen perspex -skiver for å gå inn i lokkene på melkeflaskene, deretter bore hull som vi kan montere lysdiodene og kabelen gjennom. Når du bruker hullkutteren, borer du i et treverk. Hvis du presser materialet ditt mot noe slikt mens du klipper, vil det bidra til å holde bakkanten fin. Softwood gir deg også beskjed når du har gått helt igjennom, ettersom du virkelig kan kjenne hvordan boret endrer seg når det når treet. Når platene er klare, lager du hull i alle melkeflatene slik at de passer til midten Du må også bore hull klare for ledninger og lysdioder. Hva du gjør her, avhenger av hva slags strømforsyning du vil bruke og hva slags kretser du vil koble til den. Mine bruker tre lysdioder per lys, som jeg arrangerte jevnt rundt platen. Du trenger et par hull for å passere beina på hver LED gjennom, og to hull store nok til å passere de to trådene på kabelen din. (Se bildet for forklarende notater.) Jeg brukte ikke en mal eller noe til dette, jeg gjorde det bare med øyet med en batteribor, noen små biter og tålmodighet. Noen ganger vil to hull være litt for langt fra hverandre eller tett sammen for LED -bena, men så lenge du er forsiktig, vil en liten bøyning få dem til å passe. Hvis dette ikke gir mening ennå, ikke bekymre deg, neste trinn bør gjøre det klart.

Trinn 3: Monter lysdioder

Nå, skyv lysdiodene gjennom hullene, vær forsiktig med å observere polaritet. Vi kommer i utgangspunktet til å kjede dem daisy, med hvert negative ben på en LED som er koblet til det positive benet på det neste. Hvor mange tusenfryd kjeder som dette, om i det hele tatt, avhenger av spenningen til strømforsyningen du bruker. Min er 12v, og lysdiodene mine har en fremspenning på 3,3, så 9,9 volt på tre lysdioder er det maksimale forsyningen min kan håndtere. De trenger også en motstand for å bringe kretsen opp til 12v. Du bør definitivt ha en motstand på hver flaske, for hvis du ikke gjør det, vil lysdiodene brenne ut eller i det minste gå varme (og lysere). Jeg prøvde dette med en tidlig prototype, og de løp varmt nok uten motstand for å smelte PPE på flaskehetten. Du kan bruke denne hendige LED -kalkulatoren til å finne ut hva du skal gjøre med din egen krets: https://led.linear1.org/led.wiz Skjermbildet fra det i dette trinnet viser nøyaktig verdiene jeg jobbet med og den resulterende kretsen (motstandene legges til i neste trinn). Når lysdiodene dine er gjennom hullene og du er sikker på at polariteten er riktig, begynn å vri ledningene sammen som vist i bildesekvensen for dette trinnet. Ledningene som er nærmest kabelhullene, forblir vridd, fordi de vil bli loddet til kabelen i stedet for hverandre. Fortsett å gjøre dette med dem alle, og sørg for å bare koble positivt til negativt i stedet for pos-pos eller neg-neg. Jeg sørget også for å holde alle disse lysene konsekvente. Når du ser ned på dem, går strømmen alltid inn til venstre, deretter med klokken rundt lysdiodene, som er jordet gjennom det venstre hullet.

Trinn 4: Loddekomponenter

Nå må vi lodde alt på plass. Først og fremst lodde alle dine par vridd ledninger sammen, og deretter klippe av overflødig. Deretter trekker du lengden på den elektriske kabelen, og drar dem deretter gjennom kabelhullene du boret i hver plate. Vik kablene rundt LED -ledningene, med strømførende (brun) til den lange (positive) ledningen til LED -strengen. Spol kobberet rundt ledningene, lodd det på plass, og kutt av overflødig ledning. Dobbel kabelen tilbake gjennom senterhullet, skyv deretter flaskehetten nedover ledningen og over skiven. I den andre enden lodder du en motstand med riktig verdi (i mitt tilfelle 120 ohm) til den positive kabelen. Lengden på kablene avhenger av hvordan du skal henge lysene dine. Som du kan se på det siste bildet av dette trinnet, valgte jeg å bruke ganske korte lengder med flex, fordi jeg visste at jeg ville bli med dem til lengre lengder og lage hus som ville skjule leddene. Det er også lettere å jobbe med 12 kortere lengder, i stedet for 12 mye lengre.

Trinn 5: Brytere og hus

På dette tidspunktet har du et sett med lys montert i melkeflaskehett og designet for å kjøre med en bestemt strømforsyning. PPE -flaskene, når du har merket og vasket dem, vil bare skrues rett tilbake i lokkene og fungere som flotte diffusorer. Du kan nå koble lysene opp med en enkel bryterboks, som jeg gjorde først, eller velge å gjøre noe mer komplekst, som å kjøre dem med samme strømforsyning, men også en mikrokontroller for å få dem til å gjøre mer interessante ting. På grunn av tidsbegrensninger har jeg hatt disse lysene rundt som en prototype i ulike utviklingsstadier i rundt 18 måneder, og på den tiden har jeg montert dem på to forskjellige måter med tre forskjellige bryterbokser. Jeg ettermonterte dem også med noen bedre lysdioder, som ga et litt blåere lys og hadde diffust hus. I stedet for å detaljere hvert trinn i hver iterasjon, har jeg satt et utvalg bilder i dette trinnet med notater som illustrerer hver av dem. denne instruktive vil håndtere den siste (og kuleste) måten jeg har valgt å bruke dem: Montert i plastrør og kontrollert individuelt.

Trinn 6: Mikrokontroll, komponenter, rensing

Ok, så flott. Vi har lysende melkeflasker nå. Men på-av-kontroll er ikke veldig interessant. Hva med dimming og sekvensering? For dette trenger vi en mikrokontroller, og jeg skal bruke en Arduino. Vi trenger også en haug med komponenter for å jobbe med det, noen av dem vil jeg skrape og resirkulere fra gammel maskinvare. mye nybegynner på denne typen ting): https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimilaOg kjøpte en av disse pluss en USB -adapter for å gå i lyset: https://arduino.cc/en/ Main/ArduinoBoardMini Hvis du ikke allerede har hørt om dem, er Arduinos vakre små prototypeplattformer som lar deg billig begynne å lære om mikrokontrollere. Programmeringsspråket som brukes til å fortelle dem hva de skal gjøre, er også ganske tilgjengelig. Det er flott referanse på Arduino -nettstedet, og en haug med gode opplæringsprogrammer for nybegynnere av Limor Friedman: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePhttps://www.ladyada.net/learn/arduino/So I trenger å redesigne kretsen min, mer kompleks for å få plass til en arduino mini. Jeg vil at den skal være i stand til å slå dem på og av i henhold til en avlesning fra et roterende potensiometer, noe som betyr å inkludere transistorer i kretsen for arduinoen å utløse som brytere. Arduino kjører også på 5v, så jeg må produsere en regulert 5v forsyning fra min eksisterende 12v, med mindre jeg bruker to veggvorter. LM317T passer regningen; ved å bruke bare noen få motstander med den (detaljert senere) kan jeg få den til å skyve riktig mengde spenning ut for arduinoen. Her er en referanse på LM317T: https://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htmJeg har tatt med noen bilder av komponentene nedenfor, som faktisk kommer til å danne en ganske enkel krets. Jeg har også tatt med noen bilder av en gammel forsterker jeg fikk fra et lokalt marked for 2 pund. Den har vakre aluminiumsknapper som sannsynligvis vil koste mer enn 2 pund hver, og en hel masse fine potensiometre og tykke brytere for å starte opp. Å fjerne gammelt utstyr kan gi deg noen virkelig fine gamle komponenter for nesten ingenting. Se bildene for noen tips.

Trinn 7: Transistorkrets

Jeg kan ikke bare slå lysene gjennom arduinoen, fordi de går på 12v og Arduino går på 5v. Transistorer tillater meg å bruke en mindre strøm til å slå på og av en mye større, uten å steke Arduino. med en Arduino på et tidspunkt. Siden jeg bruker NPN -transistorer, som går på jordenden av kretsen, må jeg skille ut alle disse kablene og begynne å spleise +12v -ene sammen. Ved hjelp av høyttalerkabel holdt jeg meg til konvensjonen om at den svart stripete siden av hvert par ville være levende, mens vanlig ville være jord. Å lage og holde oss til slike konvensjoner er viktig for ikke å gå seg vill senere. Det var min intensjon å forsegle den igjen med hvit gaffertape, med ledninger og arduino inni, men dette gikk litt galt som du vil se senere. Det første var å teste kretsen min. Transistoren har tre pinner: en kollektor, spenning ut og base. Basen er den Arduino vil snakke med gjennom en 1K motstand, kollektoren vil ta strøm fra jordforbindelsen, og spenningen går ut til jorden. Testen fungerer. Mer informasjon om bruk av transistorer med Arduinos her: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (Legg merke til 1K -motstanden mellom Arduino og basestiften der) her er også en primer på transistorer: https:// www.mayothi.com/transistors.html Så i utgangspunktet:

• Loddemotstander mot transistorens basepinner
• Separat jordforbindelse for hvert lys og nummer, slik at du kan beholde dem i en forståelig rekkefølge.
• Splice alle strømforbindelser for lysene sammen, varmekrymping over skjøtene når de er ferdige (Dette er veldig viktig, ettersom ledningene blir pakket tilbake i røret, ville det være for sannsynlig for dem å kutte lyset når de er pakket hvis de var ikke ordentlig isolert). Bygg skjøtene ned til en enkelt tilkobling for +12v.
• Lodd samleren til hver transistor til jordforbindelsen til hvert lys, og varmekrymp den også.
• Bruk korte trådbiter for å spleise alle transistoremitterne sammen og bygge dem ned til en enkelt jordforbindelse.

Deretter blir de koblet til for å kommunisere.

Trinn 8: Kommunikasjonskabler

Klipp og strip 12 kabler til lodding til motstandene på basistappene på transistorene. Dette vil være kablene som arduinoen bruker til å snakke med transistorene. Ikke glem varmekrympingen. Når kablene er på plass, lodder du dem til stikkontakter for å passe til stifthodene på Arduino Mini. Jeg brukte pinnene 4 - 13 og pinnene AD0 (14) og AD1 (15) som de 12 utgangspinnene for å bytte transistorer. Du finner pinout for Arduino Mini her: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMiniHvis du lodder kommodetrådene til stikkontaktene i riktig rekkefølge, bør de plugge rett inn i arduinoen og fungere som ment … min gjorde. Puh. Når stikkontaktene er fullført, trekker du dem gjennom enden av røret for øyeblikket, sammen med strøm- og jordforbindelsene du skjøt tidligere. Hvis du har noen ekstra pinnehoder rundt, gjør de det lettere å bruke krokodilleklips for å teste at alt fortsatt fungerer. Du kan fortelle arduinoen å sette en enkelt pinne høyt hele tiden, og deretter bruke en ledning fra den til å berøre pinnen for hvert lys i tur og orden.

Trinn 9: Spenningsregulering

Siden lysene går fra en 12v forsyning, må det være en spenningsregulator som slipper den til 5v for arduinoen. Skriv inn LM317T, som gir en utgangsspenning avhengig av motstandene du forsterker den med. Forskjellen mellom inngang og utgang kastes som varme, så noen ganger trenger disse IC-ene en kjøleribbe. Her er en opplæring om LM317: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.htmland her er en praktisk kalkulator: https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/Når jeg har funnet de riktige verdiene for å få den til å belte ut 5v for Arduino, lodder jeg, varmekrymp og tester. 5.07v kommer ut, ikke verst. Nå som jeg vet at det fungerer, kan jeg lodde det inn i hovedpakken med ledninger, ta 12v, gå til jorden og ha en tredje utgang som går til arduinoen. Jeg starter en annen headerkontakt og setter 5v -linjen på den som tilsvarer 5v -pinnen på arduinoen. Jeg kobler også bakken fra arduinoen til den samme kontakten. Nesten tid til å teste den.

Trinn 10: Programmering

Jeg må skrive noen kode for å teste med først, og for å laste den opp til Arduino må jeg koble til et brødbrett for å koble USB -adapteren til Arduino Mini. Se guiden til Arduino mini her: https:// arduino. cc/no/Guide/ArduinoMini og pinout for USB -adapteren her: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBAa etter å ha prøvd blinkende sekvenser med koden osv. Jeg tar til takke med noe som den feilsøkte og justerte koden på slutten av dette instruerbare. Legg også merke til hvordan krokodilleklipptestene blir penere jo mer lodding det utføres. Det er litt tilfredsstillende, og det er også veldig verdt å teste at hvert lys fortsatt fungerer i hvert trinn. Å teste utelukkende på slutten vil gjøre deg mystifisert og ikke vite hvor du skal begynne hvis du har et problem.

Trinn 11: Kabling og bryterboks

Nå for kontrollene. Siden jeg vil at kontrollene skal være atskilt fra lyset, trenger jeg litt kabel. Kretsen trenger strøm- og jordforbindelser, og potensiometeret trenger tre tilkoblinger. En av disse vil være direkte fra Arduino, en med forbindelsen til den analoge pinnen som arduinoen vil bruke til å lese potten. Den andre er jord, så det betyr at jeg trenger bare fire kjerner som går opp til lyset. Siden jeg ikke har noen firekjernekabel, vrir jeg to lange lengder høyttalerkabel sammen. Ikke perfekt, men ikke dårlig. Du kan enkelt gjøre dette som vist på bildene nedenfor ved å knytte endene på to kabellengder, sette den ene enden under noe tungt nok til å holde den og deretter flette kablene selv. Jeg lager kontrollboksen av en tom, hvit, plastisk moo -kartong jeg har hatt på en stund. Noen av komponentene, for eksempel stikkontakten, blir også resirkulert fra tidligere prosjekter. En endehette og noen glidelåser vil tjene som strekkavlastning i den lyse enden av kabelen. Jeg begynner å markere boksen til potten, og deretter sette jeg på å koble kablene opp i den lyse enden. Ved å fjerne det ene paret, men ikke det andre når de er sammenflettet, gjør det det enkelt å identifisere dem. En av de strippede vil gå til bakken på potensiometeret i bryterboksen, en vil gå til +12v ved stikkontakten. De to andre vil signalisere ledninger som er koblet til de andre pinnene på potten. I den andre enden går en av disse til den analoge pinnen som koden forteller arduinoen å ta avlesning fra, og en til +5v. Igjen, alle varmer krympet når de var på plass. Bildene skulle vise deg bedre hvordan jeg lagde bryteren min, som nesten gikk katastrofalt galt. Jeg prøvde å lime den først, og det ser ut til at plasten er ugjennomtrengelig for superlim … til slutt sorterte jeg den ved å bruke et par gummiputer inne i esken og deretter sette et par PC -skrusskruer i alle lagene i esken for å holde dem sammen og hold gryten på plass. Stikkontakten trengte også en glidelås siden jeg ikke hadde noen muttere for å passe tråden på den.

Trinn 12: Sekvensert lys

Ferdig! Flere bilder og video kommer, og koden er vedlagt nedenfor. Det viste seg at ledningene var for store til at alle kunne gå tilbake i røret, noe som er uheldig. Det betyr at LM317 og arduinoen begge stikker ut av toppen av røret fordi den er så fullpakket med ledninger og komponenter. Å presse dem videre begynte å få det til å oppføre seg uberegnelig, så jeg skal la dem være ute. Siden det vil henge fra taket, tviler jeg på at de vil være spesielt merkbare. Imidlertid ville jeg ha likt å ha kommet frem til en løsning som så bra ut, mens den tok imot alle kretsene. Men uansett, det fungerer slik jeg vil. Den enkle analoge kontrollen føles behagelig menneskelig. Merker du i koden at tallene som ting blir slått på og av ikke har ensartede forskjeller? Det er fordi potten jeg brukte viste seg å være Log i stedet for Lineær, så fordelingen av tersklene jevnt resulterte i at all aktiviteten ble presset opp i den ene enden av potten.

Førstepremie i Epilog Challenge