"Charlotte's Web" Stili LED Filament Saat: 10 Adım (Resimlerle)

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

LED filamanlı ampulleri ilk gördüğümden beri, filamanların bir şeye iyi gelmesi gerektiğini düşünüyordum, ancak yerel bir elektronik parça dükkanının kapanış satışına kadar, parçalamak niyetiyle bazı ampuller satın almam gerekti. onları ve filamentlerle neler yapabileceğimi görün.

İlginç bir saat yapacaklarına karar vermeleri uzun sürmedi ve sadece güç kabloları tarafından asılı duran segmentleri havada süzülmenin çok eğlenceli olacağına karar verdiler.

Bunu inşa etmenin bir bölümünde, "Charlotte's Web" kitabından yazılanların garip bir şekilde örümcek ağlarını anımsattığını fark ettim.

Bu cihazın çıplak metal çerçeve üzerinde 80V olduğunu unutmayın. Ancak yalıtkan bir DC-DC dönüştürücü ve güç kaynağı kullanmak, çerçeveye dokunmanın ve darbe almamanın mümkün olduğu anlamına gelir. Ya da en azından ben yapmadım.

Adım 1: Gerekli Parçalar

Deneylerim, LED'lerin yanması için yaklaşık 55 volta ihtiyaç duyduğunu ve 100V civarında tam güçle parladığını gösterdi. Kullanımda, 230V / 240V pazarlar için seri çiftler ve 110V pazarlar için saf paralel olarak düzenlenirler. Lamba kapağında bir çeşit kontrolör var ama filamentlerin çok daha az parlamasını istediğim için bunu tekrar kullanmamaya karar verdim. Tamamen parlak bir LED saatin okunması acı verici olurdu. 7-segmentli bir ekran saatinin 27 kontrol hattına ihtiyacı var ve başlangıçta bir Arduino Mega kullanmayı amaçladım. Bununla birlikte, alakasız bir IRC kanalında bir mikro denetleyici ile LED'ler aracılığıyla 100V (ya da daha fazla) akımın kontrolünü tartışırken, vakumlu floresan ekranlar için DS8880 sürücü çiplerinin varlığından haberdar oldum. Bunlar, basamak başına 4 bit BCD giriş verisi aldıkları ve dahili ve 1,5mA'ya kadar değişken akım kontrolü ile 7 segmentli sürücü sinyaline dönüştürdükleri için eldeki iş için mükemmeldir. Testler, 1.5mA'nın bu uygulama için ideal olduğunu gösterdi. Rakam başına 7 bitten 4 bite düşüş, sadece 13 kontrol hattı gerektiğinden kontrol için bir Arduino Nano veya Uno kullanabileceğim anlamına geliyordu. (2 x 4 bit 0-9 kanal, 1 x 3-bit 0-7 kanal ve 1 x 2-bit 0-3 kanal)

Arduino'nun günün saatini öğrenmesini sağlamak için MSF 60kHz radyo sinyalini kullanmaya karar verdim. Bunu daha önce, bir tanesi elimde olması gereken, kullanıma hazır alıcı modüllerini kullanarak bir miktar başarı ile kullandım. Ancak bunları şu anda bulmak daha zor görünüyor, bu nedenle herhangi biri bu saatin kendi versiyonunu yapmak istiyorsa bir WiFi modülü kullanmak daha kolay olabilir.

Test sırasında, sahip olduğum Arduino Nanos'un hepsinin zayıf bir saat tabanına sahip olduğunu gördüm, senkronize olmalarını beklemek için saatler harcadım, sonra çaresizlik içinde eski bir Duemilanove'u takmaya çalıştım ve ilk dakikada senkronize oldu ve alıştı.

Filamentleri sürmek için gereken 80V'yi oluşturmak için bir DC'den DC'ye dönüştürücü kullandım. 12V'dan çalışan birçok mevcut. Arduino, 12V ile çalıştırılabilir ve bundan mantıktan kullanışlı bir 5V kaynağı oluşturur. Ama bu gerçeği unuttum ve pahalı bir 5V giriş aldım. Bu yine de iyi bir seçim olabilir, bu, saatin programlama sırasında USB'den de çalışacağı ve pahalı dönüştürücünün 5kV izole çıkışlara sahip olacağı anlamına gelir. (bu, 80V çerçevenin yüzdüğü ve şok riskini çok azalttığı anlamına gelir)

LED'ler eBay'de mevcuttur, onları toplamak için ampulleri parçalamak gerekli değildir.

Alışveriş listesi:

Kendinden akan bakır tel. 34 SWG (31 AWG / 0.22mm) çalışır.

Arduino

4 x DS8880 VFD sürücüleri

En az 28 LED filamenti (ancak kolayca kırılırlar, bu nedenle en az %25 yedek alın)

DC-DC dönüştürücü

47µF 5V kapasitör

4.7nF 100V kapasitör

Çerçeve malzemesi (3mm x 3mm x 0,5 U kesitli pirinç kullandım)

Bir çeşit taban

siyanoakrilat yapıştırıcı

DC giriş soketi (veya panele monte USB)

60kHz (veya benzeri) alıcı modülü ve anten.

7 pimli erkek başlık muhafazaları (ve eşleşen sıkma terminalleri)

Adım 2: Çerçeve Malzemesini Delin

Çerçeve 1 m uzunluğunda 3 mm pirinç U-kesitinden (duvar kalınlığı 0,5 mm) yapılmıştır ve bundan daha hafif bir şey önermez.

LED'ler düşük taraf anahtarları tarafından kontrol edilir. Bu, her LED'in Anot üzerindeki 80V'luk iletken bir çerçeveye bağlı olduğu ve ardından yalıtımlı bir kablonun çerçeveden kontrol IC'lerine yönlendirdiği anlamına gelir.

Teller için çerçevenin delinmesi gerekir. 10 mm'lik düzenli aralıklarla delikler açmaya karar verdim ve aralığı ayarlamak için küçük bir kılavuz mastar yaptım. Alttaki bir oluk çerçeve kanalını tutar ve bir pim (fotoğraftaki alyan anahtarı) mevcut bir deliğe endekslenir ve seçilen aralıkta iki tane daha delinmesine izin verir.

Delme mastarı aynı zamanda bir bükme mastarı olarak da işlev görür. U-kanalın bükülme sırasında yayılmasını önlemek için bir oluğa sahiptir.

1 mm'lik delikler kullandım, ancak daha küçük olması muhtemelen daha iyi olurdu, bu da yapıştırmayı kolaylaştırır.

Adım 3: Çerçeveyi Bükün

Dış çerçeve ve LED konumlandırma için bir şablon yazdırdım. Bu çalışma tezgahına bantlandı ve ardından pirinç çerçeveyi eşleştirmek için dikkatlice elle büktüm.

U'nun açık tarafı dışa doğru olan bükümler kolaydı, ancak malzemeyi bir kaynak makinesi ile tavlayana kadar kanalı kırmadan iç bükümleri yapmak imkansızdı. Tavlamadan sonra biraz düzleştirmeye ihtiyacı vardı, bu yüzden sadece gerçekten ihtiyacı olan uçları tavlamak en iyisidir. Sadece donuk bir şekilde parlayana ve daha fazla ısınmayana kadar üflemeli meşale ile ısıtın. Çok ileri gitmek ve eritmek yararsız olurdu.

Çerçeveyi şekillendirmek için bir kez şablona bantlandı.

Şablon burada PDF olarak bulunabilir. 1:1 ölçekte yazdırılırsa (A3 kağıda sığar), malzemenin uzunluğuna uyması için çevre tam olarak 1m'dir.

Adım 4: LED'leri bağlayın

Önce LED'in hangi ucunun Anot olduğunu bulun (pozitif voltaja bağlanır). LED'lerimde bu, plastik kaplamanın hemen yakınında küçük bir delik ile işaretlendi.

Bu uçların tümü, çerçeveye lehimlenen tellere lehimlenmeye ihtiyaç duyar. Kablolama düzenimden tamamen memnun değilim, bu yüzden herhangi bir öneride bulunmaktan kaçınacağım. Telleri seçtiğiniz delikten geçirin, biraz sıkın ve yerine lehimleyin. Sonra fazlalığı kesin. Veropen'ımı kablo için bir dağıtıcı ve tutucu olarak kullandım, çünkü kısmen doğru türde bir yalıtımdı (sıyırma olmadan lehimlenebilen tip, "kendinden akışlı" olarak bilinir)

Ardından, anahtar (Katot) kablolarını çerçevedeki deliklerden geçtikleri noktada siyanoakrilat yapıştırıcı ile sabitleyerek rakamları oluşturmaya başlayabilirsiniz. Çerçeveyi ve taban/kontrol kutusu içine tüm yol boyunca döngü sağlamak için bol miktarda uzunluk bıraktığınızdan emin olun.

Köşeleri yuvarlatmak ve rakamların önünden geçen telleri önlemek için telleri birbirinden destekleyebilirsiniz. Güç kabloları ise lehimleyin, anahtar kabloları ise yapıştırın. Rakamların köşeleri tellerin birbirine değmesi gerektiği gibi görünüyor, ancak gerektiğinde bunları birbirinden izole etmek kolaydır.

Adım 5: Tabanı ve Çerçeve ayaklarını yapın

Bir meşe taban yaptım ve CNC torna tezgahımda çerçeve için pirinç ayaklar işledim. Ancak her türlü kutu işe yarar ve çerçeve için 3D baskılı ayaklar iyi çalışır, eminim.

Ayaklar, orta çerçeve deliğinden kaymış dişli deliklerde M5 vidalarla tutulur. Vidalar, tabanda işlenmiş yuvalara oturur. Teller aynı yuvalardan geçer. Yuvalar, tellerdeki gerilimi (bir dereceye kadar) ayarlamak için ayakların aralığının ayarlanmasına izin verir.

Vidalardan biri ayrıca pirinç çerçeveye +80V güç sağlamak için bir deliğe ve kabloya sahiptir.

Anten braketi ve PCB montajı için STL dosyaları Github'ımda.

Adım 6: Kontrol PCB'sini Yapın ve Test Edin

Kontrol PCB'sini yapma yolları, önceki bir Talimatta ele alınmıştır.

Bir şemadan çalışmadım, ilerledikçe uydurdum. Ancak bundan sonra bir şematik yaptım.

PDF Formatı veya KiCAD

Bu şema, Arduino taslağının kodladığı bazı hatalardan yoksun olabilir ve gerçek saatin sahip olmadığı ekstra hatalara sahip olabilir.

Unutulmaması gereken önemli noktalar, DC-DC dönüştürücünün Arduino'nun V-in pinine bağlanması ve lojik güç ve radyo alıcısının regüle edilmiş 5V'a bağlanması gerektiğidir. Bu, Arduino ve dönüştürücünün herhangi bir PSU'dan 12V'a kadar çalışabileceği ve mantığın hala yalnızca düzenlenmiş 5V gördüğü anlamına gelir.

Adım 7: Rakamları Tabana Monte Edin ve Tüm Kabloları Sıralayın

Küçük bant parçalarıyla kanala geçici olarak tutulan teller ile birçok tel tabana yönlendirilebilir. Hangi telin hangisi olduğunu bulmak için ayarlanabilir bir yükseltici dönüştürücü kullandım. Önce onu gevşek bir LED filamanı yakacak bir voltaja ayarladım, ardından pozitif çıkışı bir çerçeve deliğinden soktum. Ardından, emaye bakır tel ucunun kesik ucuna dönüştürücüden gelen negatif besleme kablosuna dokunarak her bir ledin hangi segmente karşılık geldiğini görebiliyordum. Daha sonra teli bir pime kıvırdım ve kısmen bir konektöre yerleştirdim.

Terminaller kıvrıldıktan sonra iletilmez, ayrıca emaye yalıtımı kırmak için lehimlenmeleri gerekir. Lehimlemeden sonra pimler eve kadar itildi.

Adım 8: Arduino'yu Flashlayın

Arduino taslağı burada bulunabilir.

github.com/andypugh/LEDClock

Biri saati çalıştırmak için, diğeri ise her kanalda 0'dan 9'a kadar olan sayıların üzerinden geçen iki çizim vardır.

Bu test çizimi, çıkış pinlerindeki hangi başlıkların değiştirilmesi gerektiğini ve BCD veri hatlarından herhangi birinin değiştirilmesi gerekip gerekmediğini belirlemenize olanak tanır. (Çizgeye bakarsanız, kablolama saçmalıkları nedeniyle birkaç kanalı değiştirmem gerektiğini göreceksiniz, bunları yazılımda düzeltmek daha kolaydı).

9. Adım: Radyo Senkronizasyonu İçin Hayal Kırıklığı İçinde Bekleyin

Radyo saatinin tam bir dakikalık veri alması gerekiyor. Arduino taslağı, gelen radyo verilerini yansıtmak için onlarca saat basamağının orta çubuğunu yanıp söner ve dakikalar, kaç tane hatasız veri bitinin geldiğini gösterir. 60'a ulaşırsa, iyi veri vardır ve saat görüntülenir.

Tam açıklama ruhu içinde, bu bir simülasyondur. Sadece Mac'imin USB'sinden güç aldığında ve fotojenik olmayan bir yerde bulunduğunda senkronize edilmesini sağlayabiliyordum. Gerçek veri durumunda, bir saniyelik darbeler, ikiliyi kodlamak için farklı uzunluklardadır.

Tembel bir eleman da var (parlıyor, ancak diğerlerinden daha sönük) LED'in kendisi iyi. Sürücü çipiyle ilgili bir sorundan korkuyorum ama önce emaye bakırı yeniden kablolamayı deneyeceğim. (aslında muhtemelen sadece fazladan bir kablo çalıştıracağım)

Adım 10: Bitirme

Kablolar, 1,5 mm2'lik bir telden soyulmuş yalıtım uzunluğu ile kanala tutulabilir. Ancak ince tellere zarar vermemeye dikkat edin.

Feragatname: Bu filamentleri bir saat için kullanma fikrini ilk düşünen kişi olduğumu iddia etmiyorum, ancak bu fikri bağımsız olarak buldum. Uygun sürücüler için araştırma yaparken, aynı filamentlerden yapılmış bir saati gösteren 2015 tarihli bu gönderiyi buldum (esnek gibi görünse de, bu çok daha kolay olurdu).

Onları güç kablolarıyla uzayda ilk sallayan ben olabilirim ama buna da bahse girmek istemem.