RGB LED Fiber Optik Ağaç (diğer adıyla Project Sparkle): 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Odanızı biraz fazla sıkıcı mı buldunuz? Biraz ışıltı eklemek ister misiniz? Bir RGB LED'i nasıl alacağınızı, bir miktar fiber optik kablo ekleyeceğinizi ve onu PARLATIR hale getireceğinizi buradan okuyun!

Project Sparkle'ın temel amacı, süper parlak bir LED artı bir miktar uçtan ışıma yapan fiber optik kablo alıp güzel bir aydınlatma efekti oluşturmak için bir arduinoya bağlamaktır. Bu, fiber optik yıldız döşemelerin/tavanların bir taklididir, ancak tavanımı delemediğinden dikey olarak monte edilmiştir ve fiber optik kabloları aydınlatmak için önceden üretilmiş bir aydınlatıcı kullanmaz. Yani gerçekten pahalı aydınlatıcılara yatırım yapmadan harika fiber optik efektler elde etmenin bir yolu. LED aracılığıyla bir arduinoya bağlamak, her türlü kişiselleştirme ve renk iyileştirmesi için de ekler! Her iki dünyanın da en iyisi! Malzemeler: 10W LED - 5 $ - eBay. **Uyarı, bu çok parlak. Açıkken buna doğrudan BAKMAYIN. Test için bir kutunun altına veya başka bir uygun kaplamaya yapıştırın** Fiber optik uç kızdırma teli - ~25-30$ - TriNorthLighting'den çevrimiçi olarak satın aldım. Fiber optik kablo genellikle ayak tarafından kablo içinde farklı tel numaralarında satılır. Bir kabloda ne kadar az şerit varsa, genellikle her bir tel o kadar kalındır, bu da genel olarak daha parlak bir uç nokta anlamına gelir. Genişliğe karşı kablo numarasına ilişkin kullanışlı bir tablo için bu sayfayı kontrol edin. 12V, 2Amp güç kaynağı - ~10$ - Etrafta yatan bir tane vardı. Gizli malzemeler: Bu parçaların çoğu insanların sahip olacağı şeylerdir ve diğer projeler için tekrar kullanılabilir Arduino - 25-30$ - Bir Arduino Uno R3 Breadboard kullandım - ~ 5 $ Lehimleme demiri - 10 $'dan daha yüksek bir sıraya kadar her yerde Devre bileşenleri - her biri yalnızca birkaç sente mal olur, daha zor olan konu muhtemelen günümüzde bunları nereden alacağınızdır Tel, tel sıyırıcılar, kesiciler, vb. Tül - 5 $ - bir zanaattan satın alındı mağaza. Duvardaki fiber optik şeritleri örmek için kullandığım malzeme.

Adım 1: Devre Bileşenlerine Genel Bakış

Temel kablo (ve LED) dışında devremizin iki ana bileşeni vardır: transistörler ve dirençler. Transistörler Yani 10W'lık bir LED'imiz, güç kablomuz ve arduino'muz var. Amaç, LED'i devre tahtasına bağlamak ve arduino'yu aynı devre tahtasına bağlamak, böylece arduino bir değer verebilir ve LED belirli bir parlaklıkta (arduino'nun çıkardığı değere karşılık gelir) yanar. Sorun şu ki, arduino yalnızca 5V sağlayabilir, ancak LED'imizin 12V'ye ihtiyacı vardır (not: bu, kullandığınız güç LED'ine bağlı olarak değişebilir). Güç kaynağının devreye girdiği yer burasıdır. "Arduino, LED ve güç kaynağını nasıl birbirine bağlayacağız?!" sorabilirsin. Cevap sihirdir. TRANSİSTÖRLERİN büyüsü! Basitçe, bir transistör bir amplifikatör veya bir anahtardır. Bu durumda onu bir anahtar olarak kullanıyoruz. Bir pinden arduinoya, diğer pinden güç kaynağına ve üçüncü pinden LED'e bağlanacaktır. Arduino belirli bir eşiğin üzerinde bir akım gönderdiğinde, transistör 'açılır' ve güç kaynağı voltajının içinden geçmesine izin vererek LED'i aydınlatır. Arduino'dan yeterli akım olmadığında, transistör güç kaynağının içinden geçmesine izin vermez ve LED söner. Anahtarlama tipi transistör, anahtarlama veya bağlantı transistörü olarak bilinir. Pinlerinde ihtiyaç duyulan voltaj, kazanç vb. gibi farklı özelliklere sahip birçok farklı tip mevcuttur. Transistörleri daha iyi anlamak için transistörler hakkında daha fazla okumak isteyen herkesi teşvik ediyorum. 10W LED'in bir tarafında zemin ve diğer tarafında her renk için birer pin olmak üzere toplam dört pin bulunur. Her rengi ayrı ayrı kontrol edebilmek istiyorsak (RGB'nin herhangi bir renk kombinasyonunu görüntüleyebilmek için), her rengin kendi transistörüne sahip olması gerekir, bu yüzden toplamda üç transistöre ihtiyacımız var. Kullanılan transistörlerle ilgili daha fazla ayrıntı bir sonraki adımda olacak. Dirençler LED'i nasıl açacağımızı anladığımıza göre, başka bir sorun daha var. Tüm bu güç mutlaka iyi bir şey değil! LED'i kısa devre yapmak istemiyoruz, bu yüzden buna dirençlerin eklenmesi gerekiyor. LED üzerindeki dört pinden, topraklama pini sadece topraklanacağı için bir dirence ihtiyaç duymaz. Ancak üç renkli pinin en az bir dirence ihtiyacı olacaktır ve farklı renkler farklı voltajlar çektiğinden, bunların mutlaka aynı dirençleri olması gerekmez. "Bu değerleri nasıl anlayacağız?!" sorabilirsin. Cevap MAGIC'dir. MATEMATİK'in büyüsü! (okuyun buna değer söz veriyorum…)

Adım 2: Devre Bileşenlerini Hesaplama

Transistör tipi Bir önceki adımda söylendiği gibi, burada kullanılan transistörler anahtarlama türündedir. Bir devrede hangi tip transistörün gerekli olduğu, devrenin ne gerektirdiğine bağlıdır, ancak bu devrede 2N2219 transistör uygundur. Üzerinde çalıştığınız devre için doğru özelliklere sahip olduğu sürece 2N2219 dışında bir transistör kullanabileceğinizi unutmayın. (Daha yaygın olan 2N2222 transistörü de uygun olmalıdır) Transistör tipine bağlı olarak, transistör üzerindeki üç pin ya "emitter, base, kollektör" ya da "gate, source, dren" olacaktır. 2N2219 tipi eskidir. Pek çok transistör gövde tipi vardır, bu nedenle emitör, taban ve kollektörün hangi pime karşılık geldiğini belirlemek için teknik özellikler sayfanıza bakmanın tam zamanı! Transistör ayrıca iki dirence ihtiyaç duyar. Biri transistörün tabanını arduinoya bağlar - bu genellikle 1kΩ civarında herhangi bir değer olabilir. Bu, arduino'dan gelen herhangi bir sahte akımın, transistörün tetiklenmesine ve yanlışlıkla ışığı açmasına neden olmaması için kullanılır. Gereken ikinci direnç, tabanı toprağa bağlar ve genellikle 10kΩ Direnç türleri gibi büyük bir değerdir. Güç kaynağını LED'e bağlamak için bazı dirençler kullanmamız gerekir. LED üzerindeki her rengin farklı bir gerekli voltaj girişi vardır. Belirli değerler kullanılan LED'inize bağlıdır, ancak standart bir 10W LED için bunlar muhtemelen doğru aralıkta olacaktır: Kırmızı - 6-8 V Yeşil - 9-12 V Mavi - 9-11 V LED'in gerektirdiği akım: 3 miliAmps (mA) Güç kaynağı voltajı: 12 V Durum şu: LED'i çalıştırmak için 12 V'luk bir güç kaynağı kullanıyoruz ve her renk bundan daha az voltaj almalıdır. LED'deki her rengin gerçekte gördüğü voltajı azaltmak için dirençler kullanmamız gerekir. Gereken direncin değerini belirlemek için Ohm Yasasına başvurmanın zamanı geldi. Örneğin kırmızı renk için: Gerilim = Akım * Direnç…. Direnç için Yeniden Yaz = Voltaj (düşüş) / Akım Direnci = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (4 V değeri 12V'den (güç kaynağı) - maksimum kırmızı aralık (8 V)) Henüz işimiz bitmedi. Direnç türünüze (yani boyutuna) bağlı olarak, yalnızca belirli bir miktarda güç dağıtılabilir. Yeterince gücü dağıtamayan dirençler kullanırsak onları yakarız. Direnç üzerindeki gücü hesaplama formülü Ohm yasasından gelir: Güç = Gerilim * Akım. Güç = 4V * 0,3 A = 1,2 W Bu, LED'imizin güvenli olduğundan emin olmak için 13,3Ω, 1,2 W (en az) bir dirence ihtiyacımız olduğu anlamına gelir. Sorun şu ki, en yaygın dirençler 1/4 W veya daha az gelir. Ne yapalım?! Dirençleri paralel olarak kurma büyüsünü kullanarak sorunu çözebiliriz. Dört (1/4 W) rezistörü paralel olarak birleştirerek toplam güç kaybı 1 W'a kadar çıkar. (İdeal olarak beş rezistörü paralel olarak eklerdik, ancak 1,2 W yalnızca maksimuma kadar yandığında görülecektir ve gen biraz daha az kullanıyoruz). Dirençleri paralel olarak eklemek dirençlerinin orantılı olarak azalmasına neden olur (yani dört 13,3 Ω direnci paralel olarak birleştirirsek toplam direnç yalnızca ~3 Ω olur) Doğru direnci ve güç tüketimini elde etmek için dört adet 68 Ω 1/4W direnci birleştirebiliriz. paralel. Bu sayıyı 13.3Ω'u dört ile çarparak elde ederiz, yani ~53Ω ve ardından bir direnç için bir sonraki en yüksek standart değeri alırız. Genel olarak: kırmızı renge güç vermek için bir 13.3Ω 1W direnç veya paralel olarak dört 68Ω 1/4W direnç kullanmamız gerekir. Diğer renkler için gereken direnci hesaplamak için aynı işlemi kullanın. Gerekli devre bileşenlerinin özeti: 3 x 2N2219 transistör 3 x 1kΩ direnç 3 x 10 kΩ direnç Kırmızı: 4 x 68Ω 1/4 W direnç Mavi: 4 x 27Ω 1/ 4W dirençler Yeşil: 4 x 27 Ω 1/4W dirençler

Adım 3: Devre Şeması / Devrenin Oluşturulması

Matematikten geçtikten ve gerekli tüm parçaları topladıktan sonra onları bir araya getirme zamanı!

Önce güç kaynağınızı alın ve sonundaki bağlantıyı kesin ve güç ve topraklama kablolarını yalıtın. Topraklama kablosunu breadboard raylarından birine ekleyin. Güç kablosunu, gerekli dirençleri LED'e lehimleyin. Daha sonra devre şemasında gösterildiği gibi devreyi kurunuz. Devredeki tüm toprakların (arduino toprağı, transistör toprakları, güç kaynağı toprakları) bir şekilde birbirine bağlanması gerektiğini unutmayın.

Adım 4: Arduino Kodu

Neredeyse geldik! Devremizi arduinoya bağlama zamanı.

Buradaki kod sadece RGB LED'i bir renk döngüsü boyunca çalıştırır (yani tüm gökkuşağını kontrol eder). Arduino'ya aşina iseniz, bu çok karmaşık değil. Bu kod aslında benim tarafımdan yazılmamıştı ama açıkçası nereden indirdiğimi hatırlayamıyorum; açık kaynak oldu. Hatırlarsam veya kaynağı bilen varsa seve seve alıntı yaparım. Kroki aşağıya yapıştırılmıştır. Sadece çizimdeki pin değerlerinin, LED'e bağlanmak için kullanılan arduino üzerindeki pinlere karşılık geldiğinden emin olun. Kodun tek yaptığı, LED renk pinlerinin her birine ayrı bir değer (0'dan 255'e kadar) göndermektir. Belirli bir rengin ortaya çıkmasını istiyorsanız, bir RGB renk şemasına bakın // Bir RGB LED'i bir renk tekerleği döngüsü aracılığıyla çalıştırır int parlaklık = 0; // LED'in ne kadar parlak olduğu. Maksimum değer 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup() { // pinlerin çıkış olarak bildirilmesi: pinMode(RED, OUTPUT); pinMode(YEŞİL, ÇIKIŞ); pinMode(MAVİ, ÇIKIŞ); } //0'dan 127'ye kadar void displayColor(uint16_t WheelPos) { byte r, g, b; switch(WheelPos / 128) { durum 0: r = 127 - WheelPos % 128; //Kırmızı aşağı g = WheelPos % 128; // Yeşil b = 0; //mavi kapatma; durum 1: g = 127 - WheelPos % 128; //yeşil aşağı b = WheelPos % 128; //mavi yukarı r = 0; // kırmızı kapalı mola; durum 2: b = 127 - WheelPos % 128; //mavi aşağı r = WheelPos % 128; // kırmızı yukarı g = 0; // yeşil kapalı ara; } analogWrite(KIRMIZI, r*2); analogWrite(YEŞİL, g*2); analogWrite(MAVİ, b*2); } void loop() { displayColor(rad); gecikme(40); rad = (rad+1) % 384; }

Adım 5: Fiber Optik Telleri Ekleme

Bu adımı tamamlamasanız bile, güzel olan şu ki, artık harika, parlak, tamamen özelleştirilebilir bir RGB LED'imiz var. Ben fiber optik ile birleştirmeyi seçtim ama gerçekten istediğiniz her şeyi yapabilirsiniz! Tatlı bir spot ışığı yapmak mı? Disko topu mu yaktın? Çok fazla olasılık!

İlk olarak 5 fit 50 telli elyaf, 10 fit 12 telli elyaf ve 5 fit 25 telli elyaf satın aldım. Kabloların kendileri daha kısa olsa bile daha fazla noktam olsun diye uzunluğu yarıya indirdim. Duvara monte edemediğim için ağaç yapmayı tercih ettim. Tül, kauçuk çimento ile duvara yapıştırılmıştır (tül oldukça hafiftir, bu nedenle bant yeterli olabilir). Lifler, tülden ağaç benzeri bir desene geçirilir. Boş/kurutulmuş bir soda kutusu kullanarak LED, alt kısma yerleştirilir ve lifler, bunun üstüne eklenir. Bu noktada en büyük sorun, ışığın soda kutusunun tepesinden dışarı çıkmak yerine liflerden geçmesini sağlamaya çalışmaktır. Lifleri folyoya sıkıca sarmak yardımcı olabilir, ancak işe yarayacağını düşündüğünüz herhangi bir kurulumu denemenizi öneririm. Bütün bu parçaları bir araya getirin ve ağacımız var!

Adım 6: Parti Zamanı

Işıkları kısmak, arduinoya güç vermek ve yeni fiber optik kurulumumuzun ışıltısının tadını çıkarmaktan başka yapacak bir şey kalmadı!

Kurulum videosunu da ekledim. Şahsen daha iyi görünüyor, ancak bir renk tekerleğinde yavaşça hareket ettiğini görebilirsiniz.