Charge of the Light Array: 3 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:26

Dette er en rekke tomme hundefôrbokser, hver med et enkelt LED -lys inne og et farget objektiv på åpningen. Lysdiodene styres av bevegelsesdetektorer utløst av interaksjon fra betrakteren. Ved å bruke lysdioder som lyskilde for hver boks, er strømkravene lave. Kretsen bruker en liten mengde komponenter for å drive lysdiodene, og denne instruksen vil i detalj beskrive hvordan den bruker bevegelsesdetektorer, transistorer, motstander og lysdioder for å lage det interaktive lysshowet. Jeg er en nybegynner innen elektronikk og har nylig laget min første kretsdesign og bygde dette prosjektet med suksess. Alle som er interessert i elektronikk, kan lett nå mitt ekspertisenivå som en vellykket nybegynner ved å lese og gjøre, min visdom er at hvis du har råd til bedre verktøy, er det veien å gå. Som artist gjør jeg det virkelig ikke ønsker å markedsføre en butikk eller et produkt fremfor en annen, men samfunnet mitt har ikke det beste utvalget av butikker der jeg kan finne gode elektroniske komponenter, så jeg oppgir Radio Shack som bare "Shack", erstatt med din favorittbutikk eller leverandør. Komponenter: 64 bokser til hundemat (vasket) 32 grønne 10 mm Super lyse lysdioder (www.evilmadscientist.com) 32 blå 10 mm Super lyse lysdioder (www.evilmadscientist.com) 50 'tilkoblingstråd (elektronisk forsyning, gjetter siden jeg ikke teller bruk) 10 sedertrepaneler (Jernvarehandel) 2 vinkelstang i aluminium (Jernvarehandel) 2 aluminiumstenger 1/16 tommer tykke (Jernvarehandel) 8 1/4 w 1K motstander (skur) 8 PNP-transistorer (Shack) 8 DP-001 Bevegelsesdetektorer (www.glolab.com) 8 Fresnel -objektiver (www.glolab.com) 5 'varmekrympeslange (for en profesjonell endeprodusent uct, koordinerte farger er kule) 1 9V 800ma strømforsyning (Shack) 1 bryter (Shack) 1 runde PCB (Shack) 31 messing #8 skruer (Jernvarehandel) 31 messing #8 muttere (Jernvarehandel) 31 messing #8 skiver (Jernvarehandel) 32 glasslinser (den opprinnelige ideen var for papir, vellum og glimmer eller en hvilken som helst silhuettmaskering) 1 skjøteledning Verktøy: Varm limpistol (bedre enn duct tape) Wire strippere (ikke stol på tennene, verktøyet avbildet her er det beste verktøyet for jobben) loddejern (ikke juks deg selv her, jeg ble bedre med et bedre strykejern) loddetinn (flux) Varmepistol (bare nødvendig hvis du krymper trådloddene dine) hjelpende hender (valgfritt men sterkt foreslått) forstørrelsesglass (valgfritt) Brødbrett (valgfritt, men nødvendig verktøy for alle som er seriøse om design av elektronisk krets) (et must over en standard borekrone) 1 skrutrekker 1 hammer (valgfritt, ved å knuse en tå fjernes kjedsomheten og ted Enhet for lodding 64 lysdioder med 128 ledninger) 1 tykkelse eller skala 1 trelim 2 lange skrueklemmer Elektriske notater: Vcc = kilde positiv Vdd = FET positiv, strømforsyningen gir positiv til detektoren, NFET-transistoren på DP-001 gir en positiv verdi på terminalen kaller vi dette VddVss = kilde negativ. Som kunstner som hovedsakelig jobber med oljer og nylig i mer høyteknologiske stykker, har jeg også ønsket å innlemme litt grønt i arbeidet mitt. Jeg har to pugs, og de ser ut til å like å spise hver dag, noe som fører til sløsing med matbeholdere, så jeg begynte å lagre boksene for et fremtidig prosjekt jeg visste at jeg ville komme på når jeg hadde en større samling. En annen kunstnervenn, som jobber i smeltet glass, nevnte at det var et juried show som hadde "samarbeid" som tema, og vi bestemte oss for å jobbe med et kunstverk sammen. Det var en perfekt mulighet til å bruke de hundefôrbokser som tok bolig i garasjen min. Med så mange bokser var det tydelig at stykket må ha form av et slags array, som lyser opp av bevegelsen til betrakteren. Vi møttes på en lokal kaffebar og jeg la opp planen min, navnet på stykket kom like naturlig som naturen selv, en rekke lys ved hjelp av en elektrisk ladning. Her er en rask beskrivelse av arbeidet og prosessen med å lage dette kunstverket.

Trinn 1: Bygg rammen

Sedertre panelene ble funnet på en lokal jernvarehandel og var designet for fôr skap. Kostnaden var billig $ 23 dollar for 12 planker; de var perfekte for prosjektet. De ble også valgt for farge og form med en ekstra fordel av den lette sedertaromaen.

Først ble plankenes overflate slipt og belagt med en flat Varithane for å forhindre at de tiltrekker seg fett og smuss ved håndtering, og for å få frem fargen på sedertre. Plankene er 3,75 "brede og 48" lange, perfekt for at matrisen skal passe innenfor bredden og høyden på plankene og skaper perfekt avstand for en firkantmatrise. Hundematsdiameteren er 3 "og det var enkelt å finne en hullsag i denne størrelsen. Jeg målte senterlinjen på plankene og deretter avstanden mellom midten av to planker side om side. Ved å bruke denne målingen fordelte jeg hullene langs den vertikale linjen av plankene for å lage et firkantet utvalg av bokser. Dette ga meg litt plass på toppen og bunnen av stykket, for å balansere stykket horisontalt, ble det lagt til to blanke planker, ett på hver side av matrisen. Bor hullene for boksene ved hjelp av 3 "hullsagen, slip hullet og test boksen i hullet for å teste åpningen. Lim panelene sammen med en liten mengde trelim og klem sammen, la tørke over natten. Jeg ville at endene på boksene skulle være jevne og basen slik at de skulle stikke ut gjennom baksiden av panelet med bare 1 ". Ved å bruke stabler av hullstykkene som ble boret ut av plankene for å utjevne det ferdige panelet med forsiden ned slik at hver kan stikke ut 1 "gjennom baksiden. Ved hjelp av den varme limpistolen ble det plassert en limperle rundt bunnen av hver boks som festet dem til panelet. For å gi stykket nok styrke til at panelene ikke skulle sprekke og skille ved håndtering, ble plankene også bundet sammen på toppen og bunnen med en flat aluminiumsstang og et stykke vinklet aluminium. Den flate stangen kunne utelates, men jeg ønsket styrke og har vært kjent for å overkonstruere fra tid til annen. Før først stangen og vinkelbraketten med kanten på panelet, klem deretter et enkelt hull gjennom den vertikale senterlinjen på hver planke, en på toppen og en på bunnen. Fest dem sammen med messingskruene, mutrene og skivene. For å legge til styrke til denne applikasjonen, en perle med varmt lim ned langs lengden på stengene og plankene. Jeg la også en liten varm limperle i bunnen av hver mutter for å holde dem på plass; rammen er klar. Forbered deretter boksene. Det indre av boksene var i en grå farge som absorberte lyset fra LED -en, for å få mer av lyset til å treffe linsene det spretter rundt, ble dette oppnådd ved å male innsiden av boksene med markørmaling. Årsaken til valget av valgt markørmaling var på grunn av dysen, som er designet for å peke ned mot bakken, så dysen er rett, noe som gjør det enkelt å male boksene. Jeg ville også at fargene skulle skifte noe, så jeg valgte en rød, grønn, blå, hvit og gul farge; på dette tidspunktet var utseendet og fargen ikke kjent for meg siden min venn var opptatt med å lage dem mens jeg bygde rammen og elektronikken. For å bore hullene i boksene, skapte et standardbor en burr, som var for vanskelig å rydde og også gjøre hullet avlangt når det ble boret. Ved å bruke en trinnbor, er hullet rent fordi denne borer seg til å frese kantene på hullet mens det borer, noe som gjør et perfekt rundt hull til riktig størrelse for lysdiodene. Deretter målte jeg diameteren på forretningsenden til DP-001, slik at jeg kunne bore hull i panelet slik at de kunne titte gjennom; plukket ut en tilsvarende borestørrelse og la ut et sirkulært mønster for hullene. Dette var for å beholde den konsekvente likheten med sirkler. Med alle bokser malt, boret og installert i rammen, er det på tide å jobbe med elektronikken.

Trinn 2: Elektronisk design

Forstå at jeg er en nybegynner innen elektronisk design, hvis noen av mine tolkninger om komponentoperasjoner er feil, vennligst legg ut en kommentar slik at leseren kan finne klarhet. Også wire stripper -verktøyet var det veldig verdifulle verktøyet på arbeidsbenken, det kan redde tennene hvis det er din vane, og kan redde fornuften når du fjerner hundrevis av ledninger; Dette er et billig verktøy, men et flott verktøy. Før vi legger til all elektronikk, er det bedre å lage et design og deretter teste kretsens drift. Avlodding er ikke måten å utvikle seg på, og du kan kaste bort mange gode deler på den måten. Første virksomhet er å beregne verdiene til komponentene og definere strømkravene til kretsen. Den første komponenten er DP-001 bevegelsesdetektoren, som har et effektbehovsområde fra 4v DC til maksimum 15v DC, noe som gir oss et fint område å jobbe med. Kretsen vil kjøre 65 lysdioder, og hver lysdiode er vurdert til å trekke 20mA av gjeldende maksimum. 65 x.020A = 1,3A (64 lysdioder i bokser og 1 for et strømlys), strømmen som trengs for DP-001 er en lav 45 mikroampere eller.000045A x 8 = 00036A, noe som er et svært lavt effektbehov. valgte en 12v 800mA likestrømstransformator, og innså at jeg ikke kom til å ha alle lysdiodene på samtidig, og ingen kommer til å være på lenge, dette har rikelig med strøm. Nå som vi vet hvilken effekt som vil drive LED -lampene, må vi beregne størrelsen på begrensningsmotstandene som forhindrer lysdiodene i å brenne ut samtidig som de holder dem så lyse som mulig. Dette er en enkel oppgave med å bruke Ohms lov for å bestemme hvor mye motstand hver LED trenger for å holde seg kjølig og lys. LED -spesifikasjonene sier at maksimal strøm ikke bør overstige.020A (20mA). Du kan skyve denne verdien for å gjøre dem lysere hvis "på" varigheten er kort nok. Beregn den nødvendige motstanden, ta spenningen og del den med maks strømverdi. 12v DC /.020mA = 600 ohm. Jeg ønsket å få mest mulig lys fra hver LED så en 470 ohm motstand ble valgt. Husk at lysene ikke vil lyse kontinuerlig, så faren for å brenne dem er liten, pluss 470 er nær 600. For å sjekke hvor mye strøm vil bli trukket gjennom lysdioden hvis vi bruker en 470 ohm motstand vi deler 12v med 470 ohm til lik.0255mA, en forskjell på.0055mA, som er ubetydelig. DP-001 bevegelsesdetektorer kan bare synke 100ma strøm, så kjører alle 64 Lysdioder fra en modul ville ikke fungere, pluss at de alle ville gå på en gang, noe som ville være mindre effektivt og litt kjedelig. Hvis vi deler de 64 lysdiodene med 8 og bruker 8 DP-001-detektorer som hver driver 8 lysdioder for en total strøm på 160ma per detektor, er det fortsatt for mye for DP-001 som har en maks synkeverdi på 100mA. 2N3906-spesifikasjonen sier at den kan synke fra 10 mikro-ampere til 100 milli-ampere, men jeg vil heller risikere en transitor enn bevegelsesdeteksjonsmodulen. Hvordan jeg velger en transistor som vil fungere i kretsen vår: Det er to grunnleggende typer koblingstransistorer som vi skal se på, en NPN- eller PNP -transitor. NPN- og PNP -betegnelsen beskriver portene og driften deres. Jeg valgte en PNP-motstand for generelle formål, 2N3906, den trenger ikke å spre mye varme og er godt egnet for dette prosjektet. Transistorer har tre kontakter som kalles base, kollektor og sender. De blir slått på av en spenning som er registrert på basen, som vil åpne porten og tillate mer strøm å strømme mellom kollektoren og senderen. positiv spenning på 0,7v eller mer og vil slå seg av under denne verdien. PNP er reversert forspent og slås på når basen registrerer en lav spenning under.07v og slås på over denne verdien. Lysdiodene slås på ved å bruke terminalen ut av DP-001 for å slå på transistoren som lar strøm strømme gjennom lysdiodene. DP-001 sender ut en "høy" på utgangsterminalen og går "lav" mot negativ når bevegelse oppdages. Et raskt notat om PNP- og NPN -transistorer, jeg vil ikke komme inn på konstruksjonen av disse komponentene, bare det faktum at de oppfører seg motsatt fordi de er partisk motsatt. NPN -transistoren vil lede strøm mellom kollektoren og emitteren hvis det er en positiv spenningsverdi mellom basen og emitteren, mens PNP vil lede strøm mellom kollektoren og emitteren hvis basen registrerer en lavere spenning mellom basen og emitteren. Vi kan ikke bruke en NPN -transistor fordi den er slått på når det er en "høy" på basen i forhold til emitteren. Husk at DP-001 går "lavt" når det oppdages bevegelse. Så jeg valgte å bruke PNP-transistorer siden de utløses av en "lav" på basen i forhold til emitteren, slik at strøm kan strømme gjennom transistoren når terminalen til DP-001 går "lav" med deteksjon av IR-bevegelse. Kretsen nedenfor er en enkel krets som viser hvordan systemet vil fungere, for å legge til ytterligere 7 detektorer, motstander og lysdioder alt vi trenger å gjøre er å kopiere dette designet åtte ganger. Her er noen av logikken som gikk inn i kretsen designet nedenfor så at det fungerer som planlagt og komponentene ikke brenner opp i en sky av blå røyk. Vi trenger ikke strøm for å strømme gjennom terminalutgangen til DP-001 og gjennom basen til 2N3906-transistoren, vi trenger bare å ha en logisk bytte mellom "høy" og "lav", for å redusere strøm gjennom basen på transitoren, legg til en 1 k ohm motstand (r1) ved utgangen til DP-001-terminalen og basen til 2N3906-transistoren. Før vi knytter LED -anoden til transistoren, plasserer vi en strømbegrensende motstand (r2) med en motstandsverdi på 470 ohm mellom de to komponentene. Når DP-001 ikke oppdager bevegelse, vil utgangsterminalen være "høy" (Vdd), og denne høye verdien vil bli registrert ved foten av transistoren, og blokkerer strømmen mellom kollektoren og senderen. Når DP-001 registrerer bevegelse, vil utgangsterminalen gå "lav" (Vss), og transistoren slås på og lar strøm strømme mellom kollektoren og senderen og tenner LED-en, 470 ohm motstanden vil begrense varme som forårsaker strøm gjennom lysdioden.

Trinn 3: Bygg kretsen

Jeg foreslår at du investerer i minst et brødbrett i gjennomsnittsstørrelse, det er det gode verktøyet for en kretskopp. Først testet jeg den enkle designen ved hjelp av DP-001, begrensningsmotstander, byttetransistor og LED. Da dette fungerte som planlagt, bygde jeg bryterkretsen med alle åtte transistorer og motstander og koblet dem alle sammen til en siste test.

Den enkle kretsen ble testet, da IR -bevegelse passerte foran detektoren, tente LED -en. På dette tidspunktet var det på tide å lodde ledninger til alle lysdiodene, deretter koble alle detektorer med deres positive (røde), negative (svarte) og terminalutgang (grønne). For å spare plass på kretskortet plasserte jeg strømbegrensningsmotstanden (r2) på linje med ledningen som var knyttet til kollektorsiden av transistoren. Bildene nedenfor viser kretskortet "blomst", legg merke til de gule og røde linjene, hver har en strømbegrensende motstand (r2) på linje og dekket med varmekrymping. Forbered nå de 64 lysdiodene med alle sine positive og negative leads; det er her hammeren er nyttig for å lindre kjedsomhet, velg å knuse en tå fordi du trenger fingrene for å fullføre arbeidet. Jeg koblet til alle åtte detektorer, transistorer, lysdioder og koblet dem til brødbrettet med en håndbølge, åtte lysdioder vinket på og deretter av. Det var på tide å koble alt sammen. Siden hver detektor vil drive åtte lysdioder, opprettet jeg et mønster av LED -grupper, og sørget for å spre lysdiodene som ville lyse opp av en hvilken som helst detektor. Knyt alle de positive lederne til en gruppe på 8 lysdioder sammen. Ta nå de åtte gruppene med negative kundeemner og knytt dem alle til felles grunn på strømforsyningen. Hver LED -gruppe ble klippet til samleren til transistorene; positiv og bakken ble knyttet til kretskortet. Emittersiden av transistorene var direkte knyttet til Vdd og kollektorsiden knyttet til LED -anoden gjennom begrensningsmotstanden mens LED -katoden var bundet til bakken. Krets -testen fungerte; den neste delen var å varme lim alle lysdiodene inn i boksene, og opprettholde en ryddig ledning av ledninger. Kretsblomsten ble festet på baksiden av arraypanelet til en metallbrakett med baksiden av panelens glidelåser. Deretter knyttet jeg hver gruppe med 8 lysdioder positive ledninger til samleren av en transistor på blomsten. Lim deretter alle bevegelsessensorene inn i hull som ble boret tidligere. Sørg for å bruke god ledningsstyring for å unngå at ledningen fra ledningene kommer bort fra deg. På forsiden av arraypanelet varmlimte jeg Fresnel -linsene foran hver detektor. Når Fresnel -linsene var på plass, ble følsomheten til detektorene merkbart økt. 12V DC strømforsyningens veggtransformator ble deretter montert på baksiden av panelet med den positive ledningen knyttet til bryteren og den andre enden knyttet til kretsblomstens positive forbindelse. Blomst- og bevegelsesdetektorens jordledninger var knyttet til systemets felles grunn. Forlengelsesledningen ble festet godt til transformatoren med bindere for å forhindre at en eventuell trekking av ledningen koblet fra strømmen. Bryteren ble montert på baksiden av panelet med varmt lim. Jeg brukte noen rørføringsstropper for å henge dette stykket på veggen (første bilde), de var midlertidige og ble valgt for å beholde likheten til sirkler i den generelle designen. De har allerede blitt byttet ut D-ringer og dørstopper for å stå panelet vekk fra veggen. Dette stykket er veldig morsomt å spille med, mens seeren beveger seg rundt, mønstre av lett dans med bevegelsen. I fremtiden vil jeg kanskje koble dette stykket til igjen ved å legge til en mikrokontroller og kombinere lysene med kule mønstre når det ikke er bevegelse på en bestemt tid.