Cahaya Mood Animasi & Cahaya Malam: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Mempunyai daya tarik yang tidak terbatas pada obsesi dengan cahaya, saya memutuskan untuk membuat pilihan PCB modular kecil yang dapat digunakan untuk membuat paparan cahaya RGB dengan ukuran apa pun. Setelah membuat PCB modular, saya tersandung pada idea menyusunnya menjadi segi enam untuk membuat paparan 3D yang dapat digunakan untuk membuat apa-apa dari cahaya malam bilik tidur sederhana hingga cahaya suasana yang tidak akan terlalu banyak tempat duduk di atas meja di restoran mewah.

Sudah tentu bentuk lain juga dapat dibuat dengan menggunakan prinsipal yang sama.

Berikut adalah beberapa animasi yang sedang berjalan di lampu.

• Api
• Hujan
• Ular (Retro)
• Game Of Life
• Ayunan Bentuk Gelombang
• Rumah Api
• Corak Berputar (Kedai Gunting Rambut)

Lampu ini dibuat dalam dua saiz - Kecil (96 LED) dan Besar (384 LED) tetapi ini dapat ditingkatkan mengikut keperluan.

Bekalan

WS2812B LED - AliExpress

PCB - ALLPCB

Plastik Potong Laser Hitam 3mm - Pembekal Lembaran Plastik

Filamen Cetakan 3D Putih - Amazon

Komponen Elektronik - Farnell / Newark

Baut M3 dan Spacer Berulir - Amazon

Besi pematerian

Oven Pembakar roti - Pemasangan komponen permukaan

Langkah 1: Panel PCB

Memulakan perjalanan saya menginginkan pelbagai PCB kecil yang dapat menampung sejumlah piksel LED dan digabungkan bersama dengan cara yang sangat mudah tanpa memerlukan wayar atau penyambung tambahan. Saya hadir dengan reka bentuk yang sangat sederhana yang membolehkan LED WS2812B dirantai bersama dan kemudian meneruskan rantai ke PCB seterusnya.

Saya membuat tiga PCB dengan dimensi piksel berikut.

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

Untuk projek ini hanya papan 4x4 dan 8x8 digunakan untuk membuat lampu.

LED disusun dalam grid 9mm di kedua-dua dimensi X dan Y yang cukup rapat tetapi menyediakan ruang yang cukup untuk digunakan ketika mengambil kira penyambung tepi PCB. PCB dibuat supaya apabila digabungkan bersama grid 9mm LED dipertahankan. PCB hanya dihubungkan bersama dengan menggunakan pateri yang mengalir dari satu papan ke papan yang lain.

Setiap LED mempunyai kapasitor 100nF sendiri untuk pemutusan elektrik dan untuk membantu menyalurkan arus ke LED mengikut permintaan.

Yang ditunjukkan adalah skema untuk papan piksel 4x4 lengkap dengan lapisan tembaga atas dan tembaga bawah untuk menggambarkan susun atur LED dan susun atur penyambung tepi. Tanda ditambahkan ke layar sutera untuk menjadikannya jelas arah pemindahan data antara penyambung.

Papan juga mempunyai lubang pemasangan M3 pada nada 18mm hingga 18mm untuk memudahkan pemasangan dan untuk mengukuhkan sambungan antara papan.

Menambah kepingan laser akrilik putih 3mm yang dipotong laser seperti yang ditunjukkan memberikan kesan meresap pada LED.

Papan itu dihasilkan dengan menggunakan pelekat solder pada pelekap permukaan permukaan tembaga bawah menggunakan stensil. Saya kemudian meletakkan komponen ke papan untuk memeriksa orientasi yang betul sebelum memanggang di dalam pembakar roti saya untuk mengalirkan solder. Saya telah merangkumi jenis pembuatan PCB kos rendah DIY ini di beberapa binaan Instructables saya yang lain.

Amaran - JANGAN GUNAKAN ketuhar yang digunakan untuk makanan untuk memasak PCB kerana ini boleh menyebabkan makanan tercemar. Saya mendapat oven pemanggang PCB saya dengan harga £ 10 ($ 15) di eBay.

Langkah 2: Kawal PCB

Dengan LED selesai maka saya mahukan keupayaan untuk mengawal LED dari mikrokontroler. Saya mula menggunakan Arduino nano dan ini berfungsi dengan baik tetapi saya mahu menambah beberapa fungsi ke lampu dan ini menjadi semakin canggung untuk meretas papan Arduino. Oleh itu, saya memutuskan untuk membuat PCB khusus lain untuk memacu cahaya.

Berikut adalah beberapa ciri yang saya tambahkan pada papan pengawal saya.

• Mikrokontroler berkelajuan lebih tinggi dengan lebih banyak ROM dan RAM.
• Tahap logik FET untuk membolehkan saya menghidupkan dan mematikan LED secara global - berguna semasa menghidupkan dan untuk operasi kuasa rendah.
• Penyangga berkelajuan tinggi untuk menukar isyarat 3V3 dari mikrokontroler ke 5V untuk menggerakkan LED.
• Tukar untuk membolehkan pengguna mengawal cahaya.
• Foto Transistor - untuk mengukur kecerahan LED agar sesuai dengan tahap cahaya sekitar.
• Pemantauan bekalan kuasa - untuk memastikan kita tidak mencuba dan menarik lebih banyak arus maka bekalan elektrik dapat menyediakan.
• Penyambung Bluetooth - HC05 / HC06.
• Penyambung WIFI - ESP8266.
• Penyambung I2C.
• Penyambung Pengembangan Masa Depan.

Skema untuk papan ditunjukkan serta lapisan tembaga atas dan bawah. Dokumen BillOfMaterials yang dilampirkan menyenaraikan komponen yang saya pasangkan pada PCB kawalan.

Sensor cahaya cukup penting untuk reka bentuk kerana kecerahan LED WS2812B dengan cepat dapat dilihat terlalu banyak dan bahkan menyakitkan pada kecerahan penuh. Memiliki sensor cahaya membolehkan kecerahan LED untuk skala automatik yang bermaksud paparannya sentiasa menyenangkan untuk dilihat. Terlihat terang di dalam ruangan yang diterangi cahaya matahari dan masih selesa untuk dilihat sebagai cahaya malam di bilik yang gelap.

Sekali lagi untuk membina papan, pasta solder digunakan menggunakan stensil, komponen diletakkan dengan tangan dengan pinset dan kemudian dibakar di dalam pembakar roti yang boleh dipercayai.

PCB dikuasakan melalui bekalan DC 5V, ini boleh datang langsung dari PSU jenis utama atau melalui soket pengecas USB 2A.

Juga ditunjukkan adalah percubaan awal saya menggunakan Arduino.

Langkah 3: Kerangka Bercetak 3D

Saya pada asalnya bermain dengan menggunakan kepingan plastik potong laser sebagai penyebar tetapi ini membuat jurang yang agak jelek di antara setiap panel. Saya akhirnya mencetak 3D diffuser di sekitarnya kerana ini membolehkan saya membuat pembungkus lancar untuk enam PCB LED. Ini juga membolehkan saya mengurangkan ketebalan diffuser yang memberikan paparan keseluruhan yang lebih tajam.

Secara dalaman enam PCB LED digenggam bersama menggunakan kerangka bercetak 3D. Kerangka ini masuk ke dalam pelbagai lubang M3 pada paparan PCB yang memegangnya dalam corak heksagon yang bagus.

Kerangka dicetak 3D juga mempunyai lubang untuk membolehkan PCB kawalan dipasang dekat dengan panel pemotongan laser atas yang membolehkan suis dapat diakses dan agar sensor cahaya mendapat bacaan tahap cahaya sekitar yang baik.

Dengan papan yang berada di antara kerangka dan penyebar, saya dapat dengan mudah menyolder papan bersama-sama dengan mengalirkan pateri antara pad sambungan PCB. Saya mulakan dengan menambahkan pateri ke pad yang paling jauh dan kemudian putar cahaya di pinggirnya untuk membolehkan graviti membantu tindakan mengalirkan pateri ke pad yang bersebelahan. Ulangi untuk ketiga-tiga sambungan dan kemudian pindah ke sambungan papan seterusnya ke papan. Pada penggabungan keenam antara PCB saya hanya memasang rel kuasa dan landasan sehingga sambungan data tidak terputus. Ini menyediakan dua jalur arus pekeliling bagi setiap papan untuk mengumpulkan kuasanya sama seperti cara kerja cincin utama untuk pendawaian sesalur dalaman rumah anda.

Juga menggunakan pencetak 3D terdapat beberapa spacer untuk membolehkan panel pemotong laser atas dan bawah dipegang dengan baik di tempatnya.

Fail pencetak 3D dirancang menggunakan Sketchup dan sumbernya dilampirkan.

Langkah 4: Potongan Laser Atas dan Bawah

Bahagian potong laser adalah bentuk segi enam yang sangat sederhana dengan lubang di tempat yang tepat untuk bolt pelekap.

Panel atas mempunyai lubang kecil untuk sensor cahaya dan satu lagi lubang yang lebih besar untuk suis tekan. Sementara panel bawahnya mempunyai lubang untuk kabel kuasa USB serta dua lubang kecil untuk membolehkan tali pengikat digunakan untuk memberi ketegangan pada kabel.

Lukisan untuk bahagian-bahagian ini dimasukkan ke dalam fail Sketchup pada langkah sebelumnya.

Langkah 5: Perisian firmware

Saya memilih peranti PIC24FJ256GA702 sebagai mikrokontroler utama saya kerana ia berjalan dengan cukup pantas sehingga 32MHz menggunakan pengayun dalamannya dan mempunyai banyak memori program dan RAM yang tersedia untuk membuat animasi yang bagus.

Untuk mengembangkan firmware, saya menggunakan Flowcode kerana ia membolehkan saya mensimulasikan dan menyahpepijat kod ketika saya pergi yang membantu menghasilkan kod cekap yang bagus yang berjalan pada kelajuan tinggi. Flowcode tersedia secara percuma sepenuhnya dibuka selama 30 hari dan selepas itu anda boleh memilih untuk membeli atau hanya mendaftar ke percubaan sekali lagi. Ia juga mempunyai komuniti dalam talian yang baik yang bersedia untuk masuk dan menolong sekiranya saya menembusi dinding di sepanjang jalan. Dengan mengatakan bahawa semua perisian boleh dibuat menggunakan Arduino IDE atau yang serupa, anda akan kehilangan keupayaan untuk mensimulasikan.

Saya menggunakan PICkit 3 untuk memprogram PIC di atas PCB kawalan saya. Ini dapat diintegrasikan ke dalam Flowcode sehingga ia menyusun dan program melalui PICkit dengan satu klik tetikus, mirip dengan butang muat turun di Arduino.

Pengawal mikro yang saya pilih tidak mempunyai EEPROM on-board yang pada awalnya menjadi masalah kerana saya mahu menyimpan mod animasi yang dipilih sekarang. Walau bagaimanapun ia mempunyai memori flash yang dapat diprogramkan oleh pengguna dan oleh itu saya dapat mencapai fungsi ini secara bulat.

Program Flowcode yang saya buat dilampirkan. Tetingkap sifat membolehkan anda memilih ukuran papan paparan yang digunakan. iaitu 4x4 atau 8x8 dan ini menetapkan banyak parameter seperti bilangan LED dll yang kemudian mendorong pelbagai animasi sehingga satu program dapat digunakan pada kedua-dua ukuran paparan.

Antara muka pengguna untuk cahaya agak mudah. Tekan suis kurang dari tiga saat dan lampu beralih ke mod seterusnya. Sebelum setiap mod dimulakan indeks mod ditunjukkan pada setiap panel LED. Tekan suis selama lebih dari tiga saat dan lampu mati. Tekan suis lebih lanjut akan menghidupkan dan menghidupkan kembali lampu ke mod yang dipilih sebelumnya. Kehilangan daya ke cahaya akan mengakibatkan cahaya menyambung semula operasi semasa ketika kuasa dipulihkan, termasuk status hidup / mati.

Berikut adalah pelbagai mod animasi yang boleh dilakukan cahaya dengan firmware sekarang.

1. Warna smear - Warna campuran dalam cincin
2. Game of life - Simulasi berasaskan bentuk kehidupan
3. Corak putaran - Corak animasi 2, 3 atau 4 warna
4. Penjana gelombang - Gelombang sinus berwarna
5. Warna Tetap - Enam panel warna berpusing
6. Shade - Warna panel animasi Semua / Individu
7. Rumah Api - Panel tunggal berputar
8. Cincin - Cincin mendatar animasi
9. Api - Kesan api animasi
10. Hujan - Kesan hujan berwarna animasi
11. Bunga api - Kesan bunga api berwarna animasi
12. Shifting - Kesan tatal animasi
13. Ular - Pertempuran ular retro animasi
14. Ular - Ular berputar animasi
15. Rawak - Mod 1 hingga 14 dengan peralihan perlahan (lebih kurang 60 saat)
16. Rawak - Mod 1 hingga 14 dengan peralihan pantas (lebih kurang 30 saat)

Setiap mod mempunyai satu atau lebih elemen rawak termasuk kelajuan animasi dan parameter lain. Beberapa mod juga menampilkan elemen rawak yang dapat melayang atau berubah dari masa ke masa yang membolehkan animasi lebih dinamik. Sebagai contoh api mempunyai jumlah bahan bakar secara rawak yang ditambahkan pada setiap kitaran jumlah ini mempunyai had atas dan bawah yang tetap. Lama kelamaan had ini dapat meningkat atau berkurang memungkinkan intensitas api mengisi paparan atau tenggelam ke beberapa piksel bawah.

Langkah 6: Kesambungan

Papan kawalan disambungkan ke bekalan kuasa menggunakan kabel USB A atau kabel soket DC, yang keduanya boleh dibeli dengan harga yang sangat rendah di laman web seperti eBay.

Papan kawalan disambungkan ke soket IN yang tidak bersambung pada papan paparan menggunakan penyambung tepi yang dapat diakses dan kabel pita servo 3 arah standard.

Plat pemotong laser atas dan bawah kemudian dipegang pada kedudukan menggunakan bolt kepala pan M3 dan spacer berulir M3.

Peningkatan masa depan

Mempunyai pilihan untuk menambahkan Bluetooth dan WIFI ke papan kawalan saya memungkinkan peningkatan pada masa akan datang seperti kemas kini animasi dan integrasi pintar dengan perkara seperti Amazon Alexa melalui perkhidmatan dalam talian seperti ITTT. Ini adalah sesuatu yang sedang saya siasat.

Senang dapat mengatur warna lampu, mod animasi atau bahkan untuk memaparkan pesanan teks hanya dengan bercakap dengan pembantu pintar anda.

Terima kasih kerana melihat bangunan saya dan saya harap saya telah memberi inspirasi kepada anda untuk mengikuti jejak saya atau membuat sesuatu yang serupa.

Naib Johan dalam Peraduan Make it Glow