Jam Filamen Gaya LED "Charlotte's Web": 10 Langkah (dengan Gambar)

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

Sejak pertama kali saya melihat lampu LED filamen, saya berfikir bahawa filamen mestilah baik untuk sesuatu, tetapi saya mengambil masa sehingga penutupan penjualan sebuah kedai alat elektronik tempatan untuk saya membeli beberapa mentol dengan niat untuk menghancurkan mereka dan melihat apa yang boleh saya lakukan dengan filamen.

Tidak butuh waktu lama untuk memutuskan bahawa mereka akan membuat jam yang menarik, dan akan sangat menggembirakan mengambang segmen di udara yang hanya digantung oleh kabel kuasa mereka.

Sepanjang membangunnya saya menyedari bahawa anehnya ia mengingatkan pada sarang labah-labah dengan menulis dari buku "Charlotte's Web"

Perlu diingat bahawa peranti ini mempunyai 80V pada bingkai logam telanjang. Tetapi menggunakan penukar DC-ke-DC dan bekalan kuasa yang berasingan bermakna bahawa mungkin untuk menyentuh bingkai dan tidak mendapat kejutan. Atau sekurang-kurangnya saya belum.

Langkah 1: Bahagian yang Diperlukan

Eksperimen saya menunjukkan bahawa LED memerlukan sekitar 55 volt untuk menyala, dan bersinar dengan kuasa penuh sekitar 100V. Dalam penggunaannya disusun dalam pasangan seri untuk pasar 230V / 240V dan selari murni untuk pasar 110V. Terdapat semacam alat kawalan di penutup lampu tetapi saya memutuskan untuk tidak mencuba menggunakannya semula kerana saya mahu filamen bersinar jauh lebih terang. Jam LED yang terang sepenuhnya menyakitkan untuk dibaca. Jam paparan 7 segmen memerlukan 27 garisan kawalan dan pada mulanya saya bermaksud menggunakan Arduino Mega. Namun ketika membincangkan kawalan arus 100V (atau lebih) melalui LED dengan mikrokontroler pada saluran IRC yang tidak berkaitan, saya diberitahu tentang adanya cip pemacuDS8880 untuk paparan pendarfluor vakum. Ini sangat sesuai untuk pekerjaan di tangan kerana mereka mengambil 4 bit data input BCD setiap digit dan menukar kepada isyarat pemacu 7 segmen dengan kawalan arus terbina dalam dan berubah-ubah hingga 1.5mA. Ujian menunjukkan bahawa 1.5mA sangat sesuai untuk aplikasi ini. Penurunan dari 7 bit ke 4 bit per digit juga bermaksud bahawa saya dapat menggunakan Arduino Nano atau Uno untuk kawalan kerana hanya diperlukan 13 garisan kawalan. (2 x 4 bit 0-9 saluran, 1 x 3-bit 0-7 saluran dan 1 x 2-bit 0-3 saluran)

Saya memutuskan untuk menggunakan isyarat radio MSF 60kHz untuk memberi tahu Arduino mengenai waktu. Saya telah menggunakan ini sebelum ini dengan beberapa kejayaan menggunakan modul penerima di luar rak, salah satu daripadanya harus saya tangani. Walau bagaimanapun, ini nampaknya lebih sukar untuk dijumpai pada masa ini, jadi mungkin lebih mudah untuk menggunakan modul WiFi jika ada yang merasa ingin membuat versi jam mereka sendiri.

Semasa ujian, saya mendapati bahawa Arduino Nanos yang saya nampaknya mempunyai asas jam yang buruk, saya menghabiskan berjam-jam menunggu mereka menyegerakkan, kemudian dengan putus asa cuba memasukkan Duemilanove lama, dan yang diselaraskan pada minit pertama, dan terbiasa.

Untuk membuat 80V yang diperlukan untuk menggerakkan filamen, saya menggunakan penukar DC ke DC. Terdapat banyak yang berfungsi dari 12V. Arduino boleh dikuasakan oleh 12V dan menghasilkan bekalan 5V yang berguna dari logiknya. Tetapi saya lupa fakta ini dan membeli input 5V yang mahal. Ini mungkin masih merupakan pilihan yang baik, ini bermaksud bahawa jam juga akan berjalan dari USB semasa pengaturcaraan, dan output terpencil ha 5kV yang terpencil. (yang bermaksud bahawa bingkai 80V mengapung, mengurangkan risiko kejutan)

LED boleh didapati di eBay, tidak perlu menghancurkan mentol untuk menuainya.

Senarai membeli-belah:

Kawat tembaga fluks sendiri. 34 SWG (31 AWG / 0.22mm) berfungsi.

Arduino

Pemacu 4 x DS8880 VFD

Sekurang-kurangnya 28 filamen LED (tetapi mudah pecah, jadi dapatkan 25% ganti sekurang-kurangnya)

Penukar DC-ke-DC

Kapasitor 47µF 5V

Kapasitor 4.7nF 100V

Bahan bingkai (saya menggunakan tembaga bahagian 3mm x 3mm x 0.5 U)

Asas semacam

Pelekat Cyanoacrylate

Soket input DC (atau USB yang dipasang pada panel)

Modul dan antena penerima 60kHz (atau serupa).

Rumah kepala lelaki 7-pin (dan terminal kelim yang sepadan)

Langkah 2: Gerakkan Bahan Bingkai

Bingkai dibuat dari bahagian U 3 mm tembaga 3mm panjang (ketebalan dinding 0.5mm) dan tidak akan mencadangkan sesuatu yang lebih ringan daripada itu.

LED dikendalikan oleh suis sisi rendah. Ini bermaksud bahawa setiap LED disambungkan ke bingkai konduktif pada 80V di Anode dan kemudian wayar terlindung mengarah melalui bingkai ke IC kawalan.

Rangka perlu digerudi untuk wayar. Saya memutuskan untuk menggerudi lubang pada jarak biasa 10mm dan membuat jig panduan kecil untuk mengatur jarak. Alur di bahagian bawah memegang saluran bingkai dan pin (kunci allen dalam foto) mengindeks pada lubang yang ada dan membolehkan dua lagi digerudi pada jarak yang dipilih.

Jig penggerudian juga berfungsi sebagai jig lenturan. Ia mempunyai alur untuk mengelakkan saluran U menyebar semasa membongkok.

Saya menggunakan lubang 1mm, tetapi lebih kecil mungkin lebih baik, menjadikan pelekat lebih mudah.

Langkah 3: Bengkokkan Bingkai

Saya mencetak templat untuk bingkai luar dan kedudukan LED. Ini ditempelkan ke meja kerja dan kemudian saya dengan hati-hati membengkokkan bingkai tembaga untuk dipadankan.

Selekoh dengan sisi terbuka U ke luar mudah, tetapi mustahil untuk membuat selekoh dalam tanpa melanggar saluran sehingga saya melekatkan bahan dengan sapuan. Ia memerlukan sedikit pelurusan setelah penyepuhlindapan, jadi yang terbaik adalah hanya menyepuh bit yang benar-benar memerlukannya. Hangatkan dengan menggunakan obor sehingga menyala perlahan dan tidak panas. Melangkah terlalu jauh dan mencairkannya tidak akan membantu.

Sekali untuk membentuk bingkai ditempelkan ke templat.

Templat boleh didapati sebagai PDF di sini. Sekiranya dicetak pada skala 1: 1 (sesuai dengan kertas A3) maka perimiternya tepat 1m agar sesuai dengan panjang bahan.

Langkah 4: Kawat di LED

Pertama, cari hujung LED yang mana Anode (menyambung ke voltan positif). Pada LED saya ini ditandai dengan lubang kecil berhampiran hujung lapisan plastik.

Semua hujung ini memerlukan pematerian pada wayar yang disolder ke bingkai. Saya tidak sepenuhnya gembira dengan corak pendawaian saya, jadi saya tidak akan membuat cadangan. Pasang wayar melalui lubang pilihan anda, tarik agak ketat dan pateri di tempatnya. Kemudian potong lebihan. Saya menggunakan Veropen saya sebagai dispenser dan pemegang wayar, sebahagiannya kerana ia adalah jenis penebat yang betul (jenis yang boleh disolder tanpa pelucutan, yang dikenali sebagai "self-fluxing")

Anda kemudian boleh mula membina digit, dengan memasang wayar suis (Cathode) dengan pelekat cyanoacrylate pada titik mereka melewati lubang di bingkai. Pastikan anda meninggalkan panjang, untuk melingkar sepanjang bingkai dan masuk ke pangkalan / kotak kawalan.

Anda boleh menyokong wayar antara satu sama lain untuk mendapatkan sudut bulat dan mengelakkan wayar melintas di depan digit. Memateri mereka jika wayar kuasa, lekatkan jika wayar suis. Sudut digit kelihatan seperti wayar mesti bersentuhan, tetapi apabila perlu, mudah untuk menjauhkannya dari satu sama lain.

Langkah 5: Buat kaki Pangkal dan Bingkai

Saya membuat pangkalan oak, dan kaki tembaga yang dimesin untuk bingkai pada mesin bubut CNC saya. Tetapi apa-apa jenis kotak akan berlaku, dan kaki yang dicetak 3D untuk bingkai akan berfungsi dengan baik, saya pasti.

Kaki ditahan ke bawah dengan skru M5 di lubang yang diketuk diimbangi dari lubang kerangka tengah. Skru dipasang pada slot yang dimesin di dasar. Wayar melalui slot yang sama. Slot membolehkan jarak kaki disesuaikan untuk mengatur ketegangan pada wayar (hingga tahap tertentu).

Salah satu skru juga mempunyai lubang dan wayar untuk membekalkan kuasa + 80V ke bingkai tembaga.

Fail STL untuk pendakap antena dan pemasangan PCB ada di Github saya.

Langkah 6: Buat dan Uji PCB Kawalan

Kaedah membuat PCB kawalan diliputi dalam Instructable sebelumnya.

Saya tidak berjaya dari skema, saya berjaya semasa saya mengikuti. Walau bagaimanapun, saya telah membuat skema selepas fakta.

Format PDF atau KiCAD

Skema ini mungkin kekurangan beberapa kesalahan yang telah dikodkan oleh sketsa Arduino, dan mungkin mempunyai ralat tambahan yang tidak dimiliki oleh jam sebenar.

Perkara penting yang perlu diingat adalah bahawa penukar DC-DC harus disambungkan ke pin V-in Arduino dan kuasa logik dan penerima radio harus disambungkan ke 5V yang diatur. Ini bermaksud bahawa Arduino dan penukar dapat berjalan dari PSU mana pun hingga 12V dan logiknya masih hanya melihat 5V yang diatur.

Langkah 7: Pasang Digit ke Pangkalan dan Urutkan Semua Kawat

Dengan wayar yang tersekat sementara ke saluran dengan sedikit pita, banyak helai dapat dibawa masuk ke pangkal. Saya menggunakan penukar step-up yang boleh disesuaikan untuk mengetahui wayar yang mana. Saya mula-mula menetapkannya ke voltan yang hanya akan menyalakan filamen LED yang longgar dan kemudian mengeluarkan output positif melalui lubang bingkai. Kemudian dengan menyentuh hujung hujung wayar tembaga yang diemailkan ke wayar bekalan negatif dari penukar, saya dapat melihat segmen mana yang dipimpin oleh setiap LED. Saya kemudian melekatkan wayar ke dalam pin dan memasukkannya ke bahagian penyambung.

Terminal tidak berkelakuan setelah meremas, mereka juga perlu disolder untuk menembusi penebat enamel. Setelah menyolder pin ditolak sehingga pulang.

Langkah 8: Flash Arduino

Lakaran Arduino boleh didapati di sini.

github.com/andypugh/LEDClock

Terdapat dua lakaran, satu untuk menjalankan jam dan satu yang hanya berjalan melalui angka 0 hingga 9 pada setiap saluran.

Sketsa ujian ini akan membolehkan anda mengetahui tajuk mana di pin output yang perlu ditukar, dan jika ada baris data BCD yang perlu ditukar. (Sekiranya anda melihat lakaran, anda akan melihat bahawa saya perlu menukar beberapa saluran kerana kesalahan pendawaian, ini lebih senang diperbaiki dalam perisian).

Langkah 9: Tunggu Kekecewaan untuk Penyegerakan Radio

Jam radio perlu mendapatkan data penuh. Sketsa Arduino mengedip bar tengah digit puluhan jam untuk menggema data radio yang masuk, dan minit menunjukkan berapa banyak bit data yang tidak dapat diterima. Sekiranya ia mencapai 60 maka ada data yang baik dan waktunya dipaparkan.

Dalam semangat pendedahan penuh, ini adalah simulasi. Nampaknya saya dapat menyegerakkannya ketika dihidupkan dari USB Mac saya dan ketika berada di tempat yang tidak fotogenik. Sekiranya data sebenar, denyutan satu saat adalah panjang yang berbeza, untuk mengekod binari.

Terdapat juga elemen malas (ia menyala, tetapi lebih malap daripada yang lain) LED itu sendiri bagus. Saya takut ada masalah dengan cip pemacu tetapi saya akan mencuba memasang semula tembaga yang diemail terlebih dahulu. (sebenarnya saya mungkin hanya akan menggunakan wayar tambahan)

Langkah 10: Selesai

Kawat boleh ditahan masuk ke saluran dengan panjang penebat yang dilucutkan dari kira-kira 1.5mm2 wayar. Tetapi berhati-hatilah untuk tidak merosakkan wayar nipis.

Penafian: Saya tidak mengaku sebagai yang pertama memikirkan idea menggunakan filamen ini selama satu jam, tetapi saya mengemukakan idea secara bebas. Semasa meneliti pemandu yang sesuai, saya dapati catatan ini dari tahun 2015 yang menunjukkan jam yang dibuat dari filamen yang sama (walaupun kelihatannya fleksibel, yang pastinya jauh lebih mudah).

Saya mungkin yang pertama menjerat mereka di ruang pada wayar kuasa mereka, tetapi saya juga tidak mahu bertaruh.