Pokok Serat Optik LED RGB (aka Project Sparkle): 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Cari bilik anda agak terlalu suram? Ingin menambahkan sedikit kilauan padanya? Baca di sini cara mengambil LED RGB, tambahkan beberapa wayar gentian optik, dan jadikannya BERSINI!

Matlamat asas Project Sparkle adalah untuk menggunakan LED yang sangat terang ditambah beberapa kabel gentian optik akhir dan menghubungkannya ke arduino untuk mewujudkan kesan pencahayaan yang bagus. Ini adalah tiruan siling / siling bintang serat optik tetapi dipasang secara menegak kerana tidak dapat mengebor ke siling saya dan tidak menggunakan pencahayaan yang telah dibuat sebelumnya untuk menyalakan wayar gentian optik. Jadi betul-betul cara untuk mendapatkan kesan gentian optik yang sejuk tanpa melabur dalam pencahayaan yang mahal. Menyambungkannya melalui LED ke arduino juga menambah segala jenis penyesuaian dan penyempurnaan warna! Terbaik dari kedua-dua dunia! Bahan: LED 10W - $ 5 - eBay. ** Amaran, ini sangat terang. JANGAN melihat perkara ini secara langsung semasa dihidupkan. Letakkannya di bawah kotak untuk ujian atau penutup lain yang sesuai ** Kawat cahaya hujung gentian optik - ~ $ 25-30 - Saya membelinya secara dalam talian dari TriNorthLighting. Kabel gentian optik umumnya dijual dengan kaki pada nombor helai yang berlainan di dalam kabel. Lebih sedikit helai dalam kabel umumnya semakin tebal setiap wayar individu, yang bermaksud keseluruhan titik hujung yang lebih terang. Periksa halaman ini untuk mendapatkan carta berguna pada nombor kabel berbanding lebar. Bekalan kuasa 12V, 2Amp - ~ $ 10 - Saya ada di sana. Bahan rahsia: Sebilangan besar bahagian ini adalah barang yang dimiliki orang dan boleh digunakan semula untuk projek lain Arduino - $ 25-30 - Saya menggunakan Breadboard Arduino Uno R3 - ~ $ 5 Pateri solder - Di mana sahaja dari $ 10 hingga susunan komponen Litar yang lebih tinggi - masing-masing berharga hanya beberapa sen, masalah yang lebih rumit adalah kemungkinan untuk mendapatkannya pada masa ini Kawat, penari wayar, pemotong, dll. Tulle - $ 5 - dibeli dari kraf kedai. Ini bahan yang saya gunakan untuk menenun helai serat optik di dinding

Langkah 1: Gambaran Keseluruhan Komponen Litar

Selain wayar asas (dan LED) litar kami mempunyai dua komponen utama: transistor dan perintang. Transistor Oleh itu, kami mempunyai LED 10W, kabel kuasa, dan arduino. Tujuannya adalah untuk memasangkan LED ke papan roti dan memasang arduino ke papan roti yang sama sehingga arduino dapat mengeluarkan nilai dan LED akan menyala pada kecerahan tertentu (sesuai dengan nilai yang dikeluarkan oleh arduino). Masalahnya, arduino hanya dapat membekalkan 5V, tetapi LED kami memerlukan 12V (nota: ini mungkin berubah bergantung pada LED kuasa apa yang anda gunakan). Di sinilah bekalan kuasa masuk. "Bagaimana kita akan menghubungkan arduino, LED, dan bekalan kuasa bersama-sama ?!" anda mungkin bertanya. Jawapannya adalah sihir. Keajaiban TRANSISTOR! Secara ringkas, transistor adalah penguat atau suis. Dalam kes ini, kami menggunakannya sebagai suis. Ia akan disambungkan pada satu pin ke arduino, pin lain ke bekalan kuasa, dan yang ketiga ke LED. Apabila arduino menghantar arus melebihi ambang tertentu transistor akan 'menyala' dan membiarkan voltan bekalan kuasa melaluinya, menyalakan LED. Apabila arus tidak mencukupi dari arduino, transistor tidak akan membiarkan bekalan kuasa melaluinya dan LED akan padam. Transistor jenis pensuisan dikenali sebagai transistor pengalihan atau persimpangan. Terdapat banyak jenis yang tersedia yang mempunyai sifat yang berbeza seperti voltan yang diperlukan di pinnya, kenaikannya, dan lain-lain. Saya mendorong sesiapa yang berminat untuk membaca lebih lanjut mengenai transistor untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentangnya. LED 10W mempunyai empat pin total, di satu sisi tanah dan di sisi lain pin untuk setiap warna. Sekiranya kita ingin dapat mengawal setiap warna secara berasingan (agar dapat memaparkan kombinasi warna RGB), setiap warna mesti mempunyai transistor sendiri, jadi kita memerlukan tiga transistor total. Perincian lebih lanjut mengenai transistor yang digunakan akan dilakukan pada langkah seterusnya. Resistor Sekarang setelah kita mengetahui cara menghidupkan LED, ada masalah lain. Semua kekuatan ini tidak semestinya perkara yang baik! Kami tidak mahu memendekkan LED, jadi perintang perlu ditambahkan padanya. Dari empat pin pada LED, pin ground tidak memerlukan perintang kerana hanya akan membumikannya. Tetapi tiga pin warna akan memerlukan sekurang-kurangnya satu perintang, dan kerana warna yang berbeza menarik voltan yang berlainan, mereka tidak semestinya mempunyai rintangan yang sama. "Bagaimana kita akan mengetahui nilai-nilai ini ?!" anda mungkin bertanya. Baiklah jawapannya adalah MAGIC. Keajaiban MATEMATIK! (baca itu sia-sia saya berjanji …)

Langkah 2: Mengira Komponen Litar

Jenis transistor Seperti yang dinyatakan pada langkah sebelumnya, transistor yang digunakan di sini adalah dari pelbagai jenis pensuisan. Jenis transistor apa yang diperlukan dalam litar bergantung pada apa yang diperlukan oleh litar, tetapi dalam litar ini transistor 2N2219 sesuai. Perhatikan, anda boleh menggunakan transistor selain 2N2219, asalkan mempunyai spesifikasi yang tepat untuk litar yang sedang anda jalankan. (Transistor 2N2222 yang lebih biasa juga sesuai) Bergantung pada jenis transistor, tiga pin pada transistor akan menjadi "pemancar, pangkalan, pemungut" atau "gerbang, sumber, longkang." Jenis 2N2219 adalah bekas. Terdapat banyak jenis badan transistor, jadi untuk menentukan pin mana yang sesuai dengan pemancar, alas, dan pemungut, sudah tiba masanya untuk melihat helaian spesifikasi anda! Transistor juga memerlukan dua perintang. Seseorang menghubungkan asas transistor ke arduino - ini boleh menjadi nilai apa pun, umumnya sekitar 1kΩ. Ini digunakan supaya arus palsu dari arduino tidak akan menyebabkan transistor memicu dan menyalakan lampu secara tidak sengaja. Perintang kedua yang diperlukan menghubungkan dasar ke tanah dan umumnya bernilai besar seperti jenis 10kΩResistors Untuk menyambungkan bekalan kuasa ke LED, kita harus menggunakan beberapa perintang. Setiap warna pada LED mempunyai input voltan yang diperlukan berbeza. Nilai spesifik bergantung pada LED anda yang digunakan, tetapi untuk LED 10W standard ini mungkin berada dalam julat yang betul: Merah - 6-8 V Hijau - 9-12 V Biru - 9-11 V Arus yang diperlukan oleh LED: 3 miliAmps (mA) Voltan bekalan kuasa: 12 V Jadi keadaannya adalah: kami menggunakan bekalan kuasa 12 V untuk menghidupkan LED dan setiap warna harus menerima voltan kurang dari itu. Kita perlu menggunakan perintang untuk mengurangkan voltan setiap warna yang dilihat oleh LED. Untuk menentukan nilai rintangan yang diperlukan, sudah tiba masanya untuk berunding dengan Hukum Ohm. Contohnya untuk warna merah: Voltan = Arus * Rintangan…. Tulis semula ke Rintangan = Voltan (penurunan) / Rintangan Semasa = 4 V / 0.3 A = 13.3Ω (Nilai 4 V adalah dari 12V (bekalan kuasa) - maksimum julat merah (8 V)) Kami belum selesai. Bergantung pada jenis perintang anda (iaitu saiznya) hanya sejumlah daya yang dapat dilepaskan olehnya. Sekiranya kita menggunakan perintang yang tidak dapat menghilangkan daya yang cukup, kita akan membakarnya. Formula untuk mengira daya melintasi perintang berasal dari undang-undang Ohm: itu Daya = Voltan * Arus. Daya = 4V * 0.3 A = 1.2 W Ini bermakna kita memerlukan perintang 13.3Ω, 1.2 W (sekurang-kurangnya) untuk memastikan LED kita selamat. Masalahnya, perintang yang paling biasa terdapat dalam 1/4 W atau kurang. Apa nak buat?! Dengan menggunakan keajaiban memasang perintang secara selari, kita dapat menyelesaikan masalahnya. Dengan menggabungkan empat (1/4 W) perintang secara paralel, pelesapan daya total bertambah hingga 1 W. kita menggunakan sedikit lebih sedikit). Menambah perintang secara selari menyebabkan rintangannya menurun secara berkadar (bermaksud jika kita menggabungkan empat perintang 13.3 Ω secara selari jumlah rintangan hanya akan ~ 3 Ω) Untuk mendapatkan rintangan dan pelesapan daya yang betul, kita boleh menggabungkan empat perintang 68 Ω 1 / 4W di selari. Kami mendapat nombor ini dengan mengalikan 13.3Ω dengan empat, iaitu ~ 53Ω dan kemudian mengambil nilai piawai tertinggi seterusnya untuk perintang. Secara keseluruhan: untuk mengaktifkan warna merah, kita perlu menggunakan salah satu perintang 13.3Ω 1W, atau empat perintang 68Ω 1 / 4W secara selari. Untuk mengira rintangan yang diperlukan untuk warna lain, gunakan proses yang sama. Ringkasan komponen litar yang diperlukan: 3 x 2N2219 transistor 3 x 1kΩ perintang 3 x 10 kΩ perintang Merah: 4 x 68Ω 1/4 W perintang Biru: 4 x 27Ω 1 / Perintang 4W Hijau: Perintang 4 x 27 Ω 1 / 4W

Langkah 3: Skema Litar / Membina Litar

Setelah melalui matematik dan mengumpulkan semua bahagian yang diperlukan, inilah masanya untuk mengumpulkannya!

Mula-mula ambil bekalan kuasa anda dan putuskan sambungan apa pun yang ada di hujungnya dan asingkan wayar elektrik dan wayar. Tambahkan wayar tanah ke salah satu rel papan roti. Pateri wayar kuasa ke solder perintang yang diperlukan ke LED. Kemudian bina litar seperti yang ditunjukkan pada rajah litar. Perhatikan bahawa semua landasan dalam litar (arduino ground, transistor ground, power supply ground), mesti dihubungkan bersama dalam beberapa cara.

Langkah 4: Kod Arduino

Kami hampir sampai! Masa untuk menghubungkan litar kita ke arduino.

Kod di sini hanya menjalankan LED RGB melalui kitaran warna (iaitu memeriksa keseluruhan pelangi). Sekiranya anda biasa dengan arduino maka ini tidak terlalu rumit. Kod ini pada asalnya tidak ditulis oleh saya tetapi saya tidak ingat dari mana saya memuat turunnya; ia adalah sumber terbuka. Sekiranya saya ingat atau jika ada yang mengetahui sumbernya, saya dengan senang hati akan menyebutnya. Lakaran ditampal di bawah. Pastikan nilai pin dalam lakaran sesuai dengan pin pada arduino yang digunakan untuk menyambung ke LED. Semua kod adalah menghantar nilai individu (dari 0 hingga 255) ke setiap pin warna LED. Sekiranya anda mahukan warna tertentu muncul, periksa carta warna RGB // Menjalankan LED RGB melalui putaran roda warna dengan kecerahan = 0; // betapa terang LED itu. Nilai maksimum ialah 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 batal setup () {// nyatakan pin sebagai output: pinMode (MERAH, OUTPUT); pinMode (HIJAU, OUTPUT); pinMode (BIRU, OUTPUT); } // dari 0 hingga 127 void displayColor (uint16_t WheelPos) {byte r, g, b; suis (WheelPos / 128) {case 0: r = 127 - WheelPos% 128; // Merah turun g = WheelPos% 128; // Hijau naik b = 0; // biru rehat; kes 1: g = 127 - WheelPos% 128; // hijau turun b = WheelPos% 128; // biru ke atas r = 0; // red rehat; kes 2: b = 127 - WheelPos% 128; // biru bawah r = WheelPos% 128; // red up g = 0; // rehat hijau; } analogWrite (MERAH, r * 2); analogWrite (HIJAU, g * 2); analogWrite (BIRU, b * 2); } gelung void () {displayColor (rad); kelewatan (40); rad = (rad + 1)% 384; }

Langkah 5: Menambah Kabel Fiber Optik

Walaupun anda tidak melengkapkan langkah ini, yang menarik ialah sekarang kami mempunyai LED RGB yang hebat, terang dan boleh disesuaikan sepenuhnya. Saya memilih untuk menggabungkannya dengan gentian optik, tetapi sebenarnya anda boleh melakukan apa sahaja yang anda mahukan! Buat sorotan manis? Nyalakan bola disko? Begitu banyak kemungkinan!

Saya pada asalnya membeli 5 kaki serat untai 50 kaki, 10 kaki serat 12 helai, dan 5 kaki gentian 25 helai. Saya akhirnya memotong panjang sehingga saya mempunyai lebih banyak tempat walaupun wayarnya lebih pendek. Saya memilih untuk membuat pokok kerana saya tidak dapat memasangnya melalui dinding. Tulle dilekatkan di dinding melalui semen getah (tulle cukup ringan, sehingga pita mungkin mencukupi). Seratnya dililit melalui tulle menjadi corak seperti pokok. Menggunakan soda kosong / kering boleh LED diletakkan di bahagian bawah, dan serat ditambahkan ke bahagian atasnya. Isu terbesar pada ketika ini ialah memastikan cahaya masuk melalui serat dan bukannya keluar dari bahagian atas tin soda. Membungkus serat dengan kuat dalam kerajang boleh membantu, tetapi saya cadangkan untuk mencuba apa sahaja yang anda fikirkan mungkin berfungsi. Kumpulkan semua kepingan ini dan kami mempunyai pokok kami!

Langkah 6: Masa Pesta

Tidak ada yang perlu dilakukan selain meredupkan lampu, menghidupkan arduino, dan menikmati cahaya dari penyediaan gentian optik baru kami!

Saya telah melampirkan video penyediaan juga. Ia kelihatan lebih baik secara langsung, tetapi anda dapat melihatnya perlahan-lahan bergerak melalui roda warna.