Hareketli Mood Işığı ve Gece Işığı: 6 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Işık takıntısının sınırında bir büyüye sahip olarak, her boyutta RGB ışıklı ekranlar oluşturmak için kullanılabilecek küçük modüler PCB'lerden oluşan bir seçki oluşturmaya karar verdim. Modüler PCB'yi yaptıktan sonra, basit bir yatak odası gece lambasından bir masaya oturarak çok fazla yerinde olmayan bir ortam ışığına kadar her şeyi oluşturmak için kullanılabilecek bir 3D ekran oluşturmak için bunları bir altıgen şeklinde düzenleme fikrine rastladım. üst düzey bir restoranda.

Elbette aynı prensipler kullanılarak başka şekiller de oluşturulabilir.

Şu anda ışıkta çalışan animasyonlardan bazıları.

• Ateş
• Yağmur
• Yılan (Retro)
• Hayatın oyunu
• Dalga Formu Salınımları
• deniz feneri
• Eğirme Modelleri (Berber Dükkanı)

Işık şu anda iki boyutta yaratılmıştır - Küçük (96 LED) ve Büyük (384 LED) ancak bu gerektiği gibi büyütülebilir.

Gereçler

WS2812B LED'ler - AliExpress

PCB'ler - ALLPCB

3mm Siyah Lazer Kesim Plastik - Plastik Levha Tedarikçisi

Beyaz 3D Baskı Filamenti - Amazon

Elektronik Bileşenler - Farnell / Newark

M3 Cıvatalar ve Dişli Ara Parçalar - Amazon

Havya

Tost Makinesi Fırını - Yüzeye monte bileşen montajı

Adım 1: Panel PCB'leri

Yolculuğa başlarken, bir dizi LED pikseli barındırabilen ve ek kablolara veya konektörlere ihtiyaç duymadan çok basit bir şekilde birleştirilebilen bir dizi küçük PCB istedim. WS2812B LED'lerinin birbirine zincirlenmesine ve ardından zinciri bir sonraki PCB'ye geçirmesine izin veren çok basit bir tasarım buldum.

Aşağıdaki piksel boyutlarına sahip üç PCB oluşturdum.

• 1 x 8 - 9 mm x 72 mm
• 4 x 4 - 36 mm x 36 mm
• 8 x 8 - 72 mm x 72 mm

Bu proje için, ışıkları oluşturmak için sadece 4x4 ve 8x8 panoları kullanılmıştır.

LED'ler, hem X hem de Y boyutlarında 9 mm'lik bir ızgarada düzenlenmiştir; bu, oldukça yakın örgülüdür ancak PCB kenar konektörleri dikkate alındığında çalışmak için yeterli alan sağlar. PCB'ler, birleştirildiğinde LED 9mm ızgara korunacak şekilde oluşturulur. PCB'ler, bir karttan diğerine akan lehim vasıtasıyla basitçe birbirine bağlanır.

Her LED'in elektriksel ayırma için ve talep üzerine LED'e akım sağlamaya yardımcı olmak için kendi 100nF kapasitörü vardır.

Gösterilen, hem LED düzenini hem de kenar konektör düzenini göstermek için üst bakır ve alt bakır katmanlarla tamamlanmış 4x4 piksel kartının şemasıdır. Konnektörler arasındaki veri aktarımının yönünü açıkça göstermek için serigrafiye işaretler eklendi.

Panolar ayrıca montajı basitleştirmek ve panolar arası bağlantıları güçlendirmek için 18 mm x 18 mm aralıkta M3 montaj deliklerine sahiptir.

Gösterildiği gibi lazerle kesilmiş 3 mm süt beyazı akrilik levha eklemek, LED'lere güzel bir dağınık etki sağlar.

Levhalar, bir şablon kullanılarak alt bakır yüzeye montaj pedlerine lehim pastası uygulanarak üretildi. Daha sonra lehimi akmak için ekmek kızartma makinesi fırınımda pişirmeden önce doğru yönü kontrol etmek için bileşenleri tahtaya yerleştirdim. Bu tür DIY düşük maliyetli PCB üretimini diğer Instructables yapılarımdan birkaçında ele aldım.

Uyarı - Kontamine yiyeceklere yol açabileceğinden, PCB'leri pişirmek için yiyecekler için kullanılan herhangi bir fırını KULLANMAYIN. PCB tost makinesi fırınımı eBay'den 10 sterline (15 $) aldım.

Adım 2: Kontrol PCB'si

LED'ler yapıldıktan sonra LED'leri bir mikro denetleyiciden kontrol etme yeteneği istedim. Bir Arduino nano kullanmaya başladım ve bu harika çalıştı ama ışığa biraz daha işlevsellik eklemek istedim ve bu, Arduino kartını hacklemek giderek daha garip hale geldi. Bu nedenle, ışığı sürmek için başka bir özel PCB oluşturmaya karar verdim.

İşte denetleyici kartıma eklediğim özelliklerden bazıları.

• Daha fazla ROM ve RAM ile daha yüksek hızlı mikrodenetleyici.
• LED'leri küresel olarak açıp kapatmama izin veren mantık seviyesi FET - açılırken ve düşük güçte çalışma için kullanışlıdır.
• LED'leri sürmek için mikrodenetleyiciden 3V3 sinyalini 5V'a dönüştürmek için yüksek hızlı tampon.
• Kullanıcının ışığı kontrol etmesine izin vermek için geçiş yapın.
• Foto Transistör - LED'lerin parlaklığını ortam ışığı seviyelerine uyacak şekilde ölçeklendirmek için.
• Güç kaynağı izleme - güç kaynağının sağlayabileceğinden daha fazla akım çekmeye çalışmadığımızdan emin olmak için.
• Bluetooth Konektörü - HC05/HC06.
• WIFI Konektörü - ESP8266.
• I2C Bağlayıcı.
• Gelecekteki Genişletme Bağlayıcısı.

Kartın şeması, üst ve alt bakır katmanlarının yanı sıra gösterilmiştir. Ekli BillOfMaterials belgesi, kontrol PCB'sine taktığım bileşenleri listeler.

WS2812B LED'lerin parlaklığı çok hızlı bir şekilde bakılamayacak kadar fazla ve hatta tam parlaklıkta acı verici olabileceğinden tasarım için bir ışık sensörü oldukça önemlidir. Bir ışık sensörüne sahip olmak, LED parlaklığının otomatik olarak ölçeklenmesini sağlar, bu da ekrana bakmanın her zaman hoş olduğu anlamına gelir. Aydınlık bir odada canlı ve yine de karanlık bir odada bir gece lambası olarak izlemek için rahat.

Yine tahtayı oluşturmak için lehim pastası bir şablon kullanılarak uygulandı, bileşenler cımbızla elle yerleştirildi ve daha sonra güvenilir tost makinesi fırınımda pişirildi.

PCB'ye 5V DC besleme ile güç verilir, bu ya doğrudan şebeke tipi bir PSU'dan ya da 2A USB şarj soketi ile gelebilir.

Ayrıca, bir Arduino kullanarak daha önceki denemem de gösteriliyor.

Adım 3: 3D Baskılı İskelet

Başlangıçta lazerle kesilmiş plastik levhaları difüzör olarak kullanarak oynadım ama bu, panellerin her biri arasında oldukça çirkin bir boşluk bıraktı. Çevredeki difüzörü 3D olarak bastım çünkü bu, altı LED PCB için güzel bir dikişsiz sarıcı oluşturmama izin verdi. Ayrıca, çok daha keskin bir genel görüntü sağlayan difüzörün kalınlığını büyük ölçüde azaltmamı sağladı.

Dahili olarak altı LED PCB, 3D baskılı bir iskelet kullanılarak bir arada tutulur. Bu iskelet, onları güzel bir altıgen desende tutan ekran PCB'lerindeki çeşitli M3 deliklerine girer.

3D baskılı iskelet ayrıca, kontrol PCB'sinin, anahtarın erişilebilir olmasını ve ışık sensörünün ortam ışığı seviyesini iyi bir şekilde okumasını sağlayan üst lazer kesim paneline yakın monte edilmesini sağlayan deliklere sahiptir.

Kartlar iskelet ve difüzör arasında konumlandığında, PCB bağlantı pedleri arasında lehim akıtarak kartları kolayca lehimleyebilirim. En uzaktaki pedine lehim ekleyerek başlıyorum ve sonra yerçekiminin lehimin bitişik pedine akmasına yardımcı olması için ışığı kenarında döndürüyorum. Üç bağlantı için tekrarlayın ve ardından bir sonraki panodan panoya bağlantıya geçin. PCB'ler arasındaki altıncı birleşimde, veri bağlantısını bağlantısız bırakarak yalnızca güç ve toprak raylarını bağlarım. Bu, her bir panonun güçlerini toplaması için iki dairesel akım yolu sağlar.

Ayrıca 3D yazıcıyı kullanmak, üst ve alt lazer kesim panellerin güzel bir şekilde yerinde tutulmasını sağlamak için bazı ara parçalardır.

3D yazıcı dosyaları Sketchup kullanılarak tasarlandı ve kaynak ektedir.

Adım 4: Lazer Kesim Üst ve Alt

Lazer kesim parçalar, montaj cıvataları için doğru yerde delikler bulunan çok basit altıgen şekillerdir.

Üst panel, ışık sensörü için küçük bir deliğe ve basmalı anahtar için daha büyük bir deliğe sahiptir. Alt panelde USB güç kablosu için bir deliğin yanı sıra kablo için gerilim azaltma sağlamak üzere bir bağlama bandının kullanılmasına izin veren iki küçük delik bulunur.

Bu parçaların çizimleri, önceki adımda Sketchup dosyasına dahil edilmiştir.

Adım 5: Bellenim

Dahili osilatörünü kullanarak 32MHz'e kadar oldukça hızlı çalıştığından ve hoş animasyonlar oluşturmak için tonlarca kullanılabilir program belleğine ve RAM'e sahip olduğundan, ana mikro denetleyicim olarak PIC24FJ256GA702 cihazını seçtim.

Bellenimi geliştirmek için Flowcode'u kullandığım gibi kodu simüle etmeme ve hata ayıklamama izin verdiği için kullandım, bu da yüksek hızda çalışan güzel ve verimli kod üretmeme yardımcı oldu. Flowcode 30 gün boyunca tamamen kilitsiz olarak ücretsiz olarak kullanılabilir ve bundan sonra satın almayı veya denemeye tekrar kaydolmayı seçebilirsiniz. Ayrıca, yol boyunca herhangi bir duvara çarpmam durumunda yardım etmeye ve yardım etmeye istekli güzel bir çevrimiçi topluluğa sahiptir. Tüm yazılımın Arduino IDE veya benzeri kullanılarak yapılabileceğini söyleyerek, simülasyon yeteneğini kaybedersiniz.

Kontrol PCB'mdeki PIC'yi programlamak için bir PICkit 3 kullandım. Bu, Arduino'daki indirme düğmesine benzer şekilde, tek bir fare tıklamasıyla PICkit aracılığıyla derlenmesi ve programlanması için Flowcode'a entegre edilebilir.

Seçtiğim mikrodenetleyicinin yerleşik EEPROM'u yoktu ve bu, şu anda seçili olan animasyon modunu kaydetmek istediğim için başlangıçta bir sorundu. Ancak kullanıcı tarafından programlanabilir flash belleğe sahipti ve bu işlevi dolambaçlı bir şekilde elde edebildim.

Oluşturduğum Flowcode programı ektedir. Özellikler penceresi, kullanılan ekran kartının boyutunu seçmenize olanak tanır. yani 4x4 veya 8x8 ve bu, çeşitli animasyonları çalıştıran LED sayısı vb. gibi bir dizi parametreyi ayarlar, böylece tek bir program her iki ekran boyutunda kullanılabilir.

Işık için kullanıcı arayüzü oldukça basittir. Düğmeye üç saniyeden daha kısa bir süre basın ve ışık bir sonraki moda geçer. Her mod başlamadan önce mod indeksi her LED panelinde gösterilir. Düğmeye üç saniyeden fazla basın ve ışık kapanır. Düğmeye bir kez daha basılması, ışığı tekrar açar ve önceki seçilen moda geri döner. Işığa giden güç kaybı, güç geri geldiğinde açık/kapalı durumu da dahil olmak üzere ışığın mevcut çalışmasına devam etmesine neden olacaktır.

Işığın mevcut bellenimle şu anda yapabileceği çeşitli animasyon modları burada.

1. Renk lekesi - Halkalarda karışık renkler
2. Yaşam oyunu - Yaşam formu tabanlı simülasyon
3. Eğirme desenleri - 2, 3 veya 4 renkli animasyonlu desenler
4. Dalga üreteci - Renkli sinüs dalgaları
5. Sabit Renk - Dönen altı ayrı panel
6. Gölge - Animasyonlu panel renkleri Tümü/Bireysel
7. Deniz Feneri - Döner tek panel
8. Yüzükler - Hareketli yatay halkalar
9. Ateş - Hareketli ateş efekti
10. Yağmur - Hareketli renkli yağmur efekti
11. Fireworks - Hareketli renkli havai fişek efekti
12. Shifting - Hareketli kaydırma efekti
13. Snake - Hareketli retro yılan savaşları
14. Yılanlar - Hareketli dönen yılanlar
15. Rastgele - Yavaş geçişli 1 ila 14 arasındaki Modlar (yaklaşık 60 saniye)
16. Rastgele - Hızlı geçişli 1 ila 14 arasındaki Modlar (yaklaşık 30 saniye)

Her mod, animasyon hızı ve diğer parametreler dahil olmak üzere bir veya daha fazla rastgele öğeye sahiptir. Bazı modlar ayrıca, daha dinamik animasyonlar için zaman içinde değişebilen veya değişebilen rastgele öğeler içerir. Örneğin, yangının her çevrimde eklenen rastgele bir yakıt miktarı vardır, bu miktarın sabit üst ve alt limitleri vardır. Zamanla bu sınırlar artabilir veya azalabilir ve yangının yoğunluğunun ekranı doldurmasına veya sadece birkaç piksele inmesine izin verir.

6. Adım: Bağlantı

Kontrol panosu, her ikisi de eBay gibi sitelerde çok düşük fiyatlara satın alınabilen bir USB A kablosu veya bir DC soket kablosu kullanılarak güç kaynağına bağlanır.

Kontrol kartı, erişilebilir bir kenar konektörü ve standart bir 3 yollu servo şerit kablosu kullanılarak ekran kartının bağlanmamış IN soketine bağlanır.

Üst ve alt lazer kesim plakaları daha sonra M3 yuvarlak başlı cıvatalar ve M3 dişli ara parçalar kullanılarak yerinde tutulur.

Gelecekteki yükseltmeler

Kontrol panoma Bluetooth ve WIFI ekleme seçeneğine sahip olmak, animasyon güncellemeleri gibi gelecekteki yükseltmelere ve ITTT gibi çevrimiçi hizmetler aracılığıyla Amazon Alexa gibi şeylerle akıllı entegrasyona olanak tanır. Bu şu anda araştırdığım bir şey.

Sadece akıllı asistanınızla konuşarak lambanın rengini, animasyon modunu ayarlayabilmek ve hatta bir metin mesajı gösterebilmek güzel olurdu.

Yapıma baktığınız için teşekkürler ve umarım benim adımlarımı takip etmeniz veya benzer bir şey yaratmanız için size ilham vermişimdir.

Make it Glow Yarışmasında İkincilik