Botol Susu yang Boleh Ditujukan (Lampu LED + Arduino): 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Jadikan botol susu PPE menjadi lampu LED yang cantik, dan gunakan Arduino untuk mengawalnya. Ini mengitar semula beberapa perkara, terutamanya botol susu, dan menggunakan kuasa yang sangat rendah: LED nampaknya hilang kurang dari 3 watt tetapi cukup terang untuk dilihat. Antara lain, saya ingin melihat apakah saya boleh membuat cahaya elektronik terasa lebih mesra manusia daripada kebanyakannya, dan didapati pengawal putar adalah kaedah yang baik untuk melakukan ini. Botol susu PPE menjadikan cara yang murah tetapi menyenangkan secara estetik untuk menyebarkan pencahayaan LED. Terutama jika anda dapat mencari yang bulat yang bagus:) Memodifikasi objek dengan pencahayaan LED tidak hanya mesra alam, tetapi juga lebih mudah daripada membina perumahan dari awal. Oleh kerana LED kecil, anda boleh meletakkannya hampir di mana sahaja, dan mereka tidak menghasilkan banyak haba selagi ia menyebar dan berjalan pada voltan yang betul. Ini boleh diarahkan terutamanya berkaitan dengan reka bentuk dan pengeluaran fizikal, dan saya akan menganggap anda mempunyai pengetahuan asas dalam membuat litar elektronik dan pencahayaan LED. Oleh kerana LED dan bekalan kuasa yang tepat yang anda gunakan mungkin berbeza-beza, saya hanya akan memperhatikan asas litar saya dari segi spesifikasi. Saya juga akan mengarahkan anda ke sumber yang berguna, dan menerangkan lebih lanjut mengenai mikrokontroler Arduino dan kod yang memberitahu mereka untuk bekerja secara berurutan. Elektronik pencahayaan LED asas sangat mudah, serupa dengan elektronik sekolah rendah, jadi mungkin tidak akan mengambil masa lama untuk anda ambil sama sekali.

Langkah 1: Alat dan Bahan

Untuk mengeluarkan lampu itu sendiri, anda memerlukan: Botol susu PPE Lembaran kabel elektrik teras 3mm akrilik jernih (atau wayar pembesar suara akan berfungsi - ia boleh menjadi tugas yang agak ringan kerana hanya akan mengambil kira-kira 12v dan arus yang sangat sedikit, bergantung pada bagaimana anda merancang litar anda). LEDsResistorsSolder Tiub pengecutan panasAn transformer lama (ketuat dinding kepada orang Amerika), ditambah soket + palam untuk pergi dengannya. Kawat tembaga yang dibalutKawat loceng teras pepejalTekap zip Alat yang anda perlukan: Pemotong lubang lubang (sesuai dengan lebar penutup botol susu anda - lihat langkah 2) Pelbagai gerudi kecilJongkong besi junior (bergantung pada apa yang anda gunakan sebagai perumahan) Pemutar skruPenudar wayarPemotong sisi / gunting wayarSoldering besiMultimeterTangan ketiga (penting untuk menyolder komponen bersama-sama) Sumbat penyekat (jika anda menyelamatkan komponen dari peranti lain) Sokongan klip buaya (untuk ujian / prototaip). Anda juga mungkin ingin membuat beberapa jenis perumahan untuk mereka. Saya telah mencuba pelbagai cara menggantungnya, dan menetap di bahagian paip PVC yang bengkok, digantung dari siling dengan lubang yang digerudi untuk kabel. Saya juga mencuba memasukkannya ke siling. Anda juga boleh menggantungnya melalui sekeping papan yang dipasang di siling, dari saluran, atau bahkan membuat lubang di siling anda sendiri untuk menampung wayar dan menghidupkannya dari loteng. Langkah 5 menunjukkan dan membincangkan beberapa pilihan ini. Di atas adalah semua yang anda perlukan untuk membuat beberapa lampu yang berfungsi dengan suis hidup / mati asas. Untuk memberi mereka fungsi yang lebih maju seperti memudar atau penjujukan, anda juga memerlukan banyak komponen seperti transitor dan mikrokontroler: Penyesuai USB Arduino miniMini untuk di atas, atau FTDL USB ke kepala pengepala. Soket kepala pin ditunjukkan di bawah tetapi lebih banyak mengenai mereka dan cara mereka bekerjasama dalam langkah 6. Terdapat juga kotak untuk kotak suis, yang mungkin menjadi apa sahaja yang anda suka. Saya melihat kotak sakramen bulat yang indah di bilik Jepun di British Museum, tetapi mereka tidak akan membiarkan saya memilikinya. Pada akhirnya saya menggunakan kotak kad plastik putih kerana ia sesuai dengan tema:) Dengan litar seperti itu, terdapat semua jenis perkara yang dapat anda atur program arduino dengannya. Saya suka pencahayaan kinetik, tetapi saya dapati lampu natal berkelip, dan lain-lain, mencolok dan mekanikal. Keteraturan dan ketekunan mereka sejuk dan tidak disambut baik (perlu mengambil kerja untuk membuat kilauan naturalistik cahaya natal yang baik). Saya tidak mahu sesuatu yang mencolok (secara harfiah). Saya mahukan kawalan analog tunggal untuk lampu yang terasa sangat dikendalikan oleh manusia, yang hanya mengikut urutan cara mereka menghidupkan dan mematikan. Kod untuk itu, ditambah dengan dail perasaan yang bagus dan kenop aluminium yang menyenangkan secara estetik menjadikannya menjadi mainan yang menggembirakan.

Langkah 2: Potong dan Gerudi Perspex

Pertama sekali, kita akan memotong beberapa cakera perspex untuk masuk ke dalam penutup botol susu, kemudian gerudi lubang di mana kita boleh memasang LED dan kabel. Semasa menggunakan pemotong lubang, gerudi ke sebatang kayu. Menekan bahan anda pada sesuatu seperti ini semasa anda memotong akan membantu memastikan bahagian belakang belakang sentiasa kemas. Softwood juga memberi tahu anda kapan anda telah melalui jalan ini, kerana anda benar-benar dapat merasakan cara gigitan gerudi berubah ketika mencapai kayu. Setelah cakera anda siap, buat lubang di semua bahagian atas botol susu anda agar sesuai dengan pusat lubang di perspex. Anda juga perlu menggerudi lubang yang siap untuk pendawaian dan LED. Apa sebenarnya yang anda lakukan di sini bergantung pada jenis bekalan kuasa yang akan anda gunakan dan jenis litar apa yang anda ingin sambungkan dengannya. Saya menggunakan tiga LED setiap cahaya, yang saya susun secara merata di sekeliling cakera. Anda memerlukan sepasang lubang untuk melewati kaki setiap LED, dan dua lubang cukup besar untuk melewati dua helai kabel anda. (Lihat gambar untuk penjelasan) Kadang-kadang, dua lubang akan sedikit terpisah atau berdekatan untuk kaki LED, tetapi selagi anda berhati-hati, sedikit lenturan akan membolehkannya pas. Sekiranya ini belum masuk akal, jangan bimbang, langkah seterusnya harus menjelaskannya.

Langkah 3: Pasang LED

Sekarang, masukkan LED melalui lubang, berhati-hati untuk memerhatikan kekutuban. Kami pada dasarnya akan mengaitkan daisy, dengan setiap kaki negatif pada satu LED menyambung ke kaki positif di sebelahnya. Berapa banyak rantai daisy seperti ini, jika sama sekali, bergantung pada voltan bekalan kuasa yang anda gunakan. Tambang saya 12v, dan LED saya mempunyai voltan ke hadapan 3.3, jadi 9.9 volt dari tiga LED adalah maksimum yang dapat dikendalikan oleh bekalan saya. Mereka juga memerlukan perintang untuk membawa litar hingga 12v. Anda mesti mempunyai perintang pada setiap botol, kerana jika tidak, LED akan menyala atau sekurang-kurangnya panas (dan lebih terang). Saya mencuba ini dengan prototaip awal, dan mereka cukup panas tanpa perintang untuk mencairkan PPE penutup botol. Anda boleh menggunakan kalkulator LED berguna ini untuk mengetahui apa yang perlu dilakukan dengan litar anda sendiri: https://led.linear1.org / led.wiz Screengrab dari pada langkah ini menunjukkan dengan tepat nilai yang saya gunakan dan litar yang dihasilkan (Perintang ditambahkan pada langkah seterusnya). Sebaik sahaja LED anda melalui lubang dan anda pasti kekutubannya betul, mulailah memutar petunjuk bersama seperti yang ditunjukkan dalam urutan gambar untuk langkah ini. Sambungan yang berdekatan dengan lubang kabel dibiarkan tidak berputar, kerana akan disisipkan ke kabel daripada satu sama lain. Terus lakukan dengan semua itu, pastikan hanya menghubungkan positif ke negatif daripada pos-pos atau neg-neg. Saya juga memastikan semua lampu ini sentiasa konsisten. Melihat ke bawah, arus sentiasa masuk di sebelah kiri, kemudian mengikut arah jam di sekitar LED, yang dibumikan melalui lubang kiri.

Langkah 4: Komponen Pateri

Sekarang kita perlu menyolder semuanya di tempatnya. Pertama sekali, pasangkan semua pasang berpusing anda bersama-sama, kemudian potong lebihan. Seterusnya, jalur kabel elektrik kemudian pasangkannya melalui lubang kabel yang anda latih ke dalam setiap cakera. Balut kabel di sekitar plumbum LED, dengan wayar hidup (coklat) menuju ke tali (positif) panjang tali LED. Gulung tembaga di sekitar plag, pasangkannya di tempatnya, dan sekali lagi lepaskan plumbum yang berlebihan. Gandakan kabel anda kembali ke lubang tengah, kemudian geser penutup botol ke bawah plumbum dan ke atas cakera. Di hujung yang lain, pateri perintang dengan nilai yang betul (dalam kes saya 120 ohm) ke kabel positif. Panjang kabel anda bergantung pada bagaimana anda akan menggantungkan lampu anda. Seperti yang dapat anda lihat pada gambar akhir langkah ini, saya memilih untuk menggunakan panjang lentur yang cukup pendek, kerana saya tahu saya akan menggabungkannya dengan panjang lebih lama dan membuat rumah yang akan menyembunyikan sendi. Lebih mudah bekerja dengan 12 panjang lebih pendek, dan bukannya 12 panjang lebih pendek.

Langkah 5: Suis dan Perumahan

Pada ketika ini anda mempunyai satu set lampu yang terpasang di penutup botol susu dan dirancang untuk menyala dengan bekalan kuasa tertentu. Botol PPE, setelah anda melabelkan dan mencucinya, hanya akan memasukkan kembali ke penutup dan bertindak sebagai penyebar yang kelihatan baik. Anda kini boleh menyambungkan lampu dengan kotak suis sederhana, seperti yang saya lakukan pada mulanya, atau memilih untuk lakukan sesuatu yang lebih kompleks, seperti mendorong mereka menggunakan bekalan kuasa yang sama tetapi juga pengawal mikro untuk menjadikannya melakukan perkara yang lebih menarik. Oleh kerana kekangan masa, saya mempunyai lampu ini sebagai prototaip dalam pelbagai peringkat pembangunan selama sekitar 18 bulan, dan pada masa itu saya memasangnya dengan dua cara yang berbeza dengan tiga kotak suis yang berbeza. Saya juga melengkapkannya dengan beberapa LED yang lebih baik, yang memberikan cahaya yang sedikit lebih biru dan mempunyai ruang yang tersebar. Daripada perincian setiap langkah setiap lelaran, saya telah meletakkan pilihan gambar dalam langkah ini dengan nota yang menggambarkan masing-masing. arahan ini akan menangani cara terbaru (dan paling keren) yang saya pilih untuk menggunakannya: Dilekapkan dalam paip plastik dan dikendalikan secara individu.

Langkah 6: Pengawal Mikro, Komponen, Pemulangan

Baiklah, hebat. Kami mempunyai lampu botol susu yang berfungsi sekarang. Tetapi kawalan on-off tidak begitu menarik. Bagaimana dengan peredupan dan penjujukan? Untuk ini, kita memerlukan pengawal mikro, dan saya akan menggunakan Arduino. Kami juga memerlukan sekumpulan komponen untuk menggunakannya, beberapa di antaranya saya akan mengambil dan mengitar semula dari perkakasan lama. Saya menggunakan Arduino standard untuk membuat prototaip dan memastikan saya dapat membuat kod apa yang saya mahukan (saya masih sangat banyak pemula dalam perkara seperti ini): https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimilaDan membeli salah satu daripadanya ditambah dengan penyesuai USB untuk diteruskan: https://arduino.cc/en/ Utama / ArduinoBoardMini Sekiranya anda belum pernah mendengarnya, Arduino adalah platform prototaip kecil yang indah yang membolehkan anda mula belajar mengenai mikrokontroler dengan murah. Bahasa pengaturcaraan yang digunakan untuk memberitahu mereka apa yang harus dilakukan juga dapat diakses. Terdapat rujukan hebat di laman web Arduino, dan banyak tutorial peringkat pemula yang baik oleh Limor Friedman: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/Jadi saya perlu merancang semula rangkaian saya, lebih kompleks untuk menampung arduino mini. Saya mahu ia dapat menghidupkan dan mematikannya mengikut bacaan dari potensiometer putar, yang bermaksud memasukkan transistor ke dalam litar agar arduino boleh dipicu sebagai suis. Arduino juga berjalan pada 5v, jadi saya perlu menghasilkan bekalan 5v terkawal dari 12v yang ada kecuali saya menggunakan dua ketuat dinding. LM317T sesuai dengan bil; dengan menggunakan hanya beberapa perintang dengannya (terperinci kemudian) saya boleh mendapatkannya untuk mengeluarkan jumlah voltan yang tepat untuk arduino. Berikut adalah beberapa rujukan mengenai LM317T: https://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htmSaya telah memasukkan beberapa gambar komponen di bawah, yang sebenarnya akan membentuk litar yang cukup mudah. Saya juga memasukkan beberapa gambar penguat lama yang saya dapat dari pasar tempatan dengan harga 2 paun. Ia mempunyai tombol aluminium yang cantik yang kemungkinan besar berharga lebih dari 2 paun setiap satu, dan banyak potensiometer yang bagus dan suis chunky untuk boot. Memungut dari peralatan lama dapat membawa anda beberapa komponen lama yang sangat bagus untuk apa-apa. Lihat gambar untuk beberapa petua.

Langkah 7: Litar Transistor

Saya tidak boleh menukar lampu melalui arduino, kerana lampu menyala pada 12v dan Arduino berjalan pada 5v. Transistor membenarkan saya menggunakan arus yang lebih kecil untuk menghidupkan dan mematikan yang lebih besar, tanpa menggoreng Arduino. Kali pertama saya memisahkan pendawaian untuk lampu, saya melabel setiap wayar dengan nombor, mengetahui saya akan kembali kepada mereka dengan Arduino pada suatu ketika. Oleh kerana saya menggunakan transistor NPN, yang berada di hujung litar bumi, saya perlu memisahkan semua kabel ini dan mula menyambungkan + 12v bersama-sama. Dengan menggunakan wayar pembesar suara, saya berpegang pada konvensi bahawa sisi bergaris hitam setiap pasangan akan hidup, sedangkan dataran akan menjadi bumi. Membuat dan berpegang pada konvensyen seperti ini adalah penting agar tidak tersesat di kemudian hari. Setelah memisahkan semua wayar keluar, saya melihat lubang kasar di bahagian atas paip untuk pendawaian. Niat saya untuk menutupnya dengan pita gaffer putih, dengan pendawaian dan arduino di dalamnya, tetapi ini menjadi salah seperti yang anda akan lihat kemudian. Perkara pertama adalah untuk menguji litar saya. Transistor mempunyai tiga pin: pemungut, voltan keluar, dan asas. Pangkalan adalah yang akan dibincangkan oleh Arduino melalui perintang 1K, pengumpul akan mengambil arus dari sambungan bumi, dan voltan keluar ke bumi. Ujian berjaya. Maklumat lanjut mengenai penggunaan transistor dengan Arduino di sini: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (Perhatikan perintang 1K antara Arduino dan pin asas di sana) inilah primer pada transistor juga: https:// www.mayothi.com / transistor.htmlJadi pada dasarnya:

• Perintang pateri ke pin asas transistor
• Sambungan darat yang terpisah untuk setiap cahaya, dan bilangan sehingga anda dapat menyimpannya dalam urutan yang dapat difahami.
• Sambungkan semua sambungan langsung untuk lampu bersama-sama, sambil memusingkan sambungan semasa menyambungkannya (Ini sangat penting, kerana wayar akan dimasukkan kembali ke dalam paip, terlalu besar kemungkinan mereka akan memendekkan cahaya ketika dibungkus jika mereka tidak terlindung dengan betul). Bina sambungan ke satu sambungan untuk + 12v.
• Pateri pengumpul setiap transistor ke sambungan tanah setiap cahaya, sambil memanaskannya juga.
• Gunakan sekeping dawai pendek untuk menyambungkan semua pemancar transistor bersama-sama, membangunnya ke satu sambungan bumi.

Seterusnya, mereka akan dihubungkan untuk berkomunikasi.

Langkah 8: Kabel Komunikasi

Potong dan lepaskan 12 kabel untuk dipateri ke perintang pada pin dasar transistor. Ini akan menjadi kabel yang digunakan arduino untuk bercakap dengan transistor. Jangan lupa sinki api. Sebaik sahaja kabel dipasang, pasangkannya ke soket pin agar sesuai dengan header pin di Arduino Mini. Saya menggunakan pin 4 - 13 dan pin AD0 (14) dan AD1 (15) sebagai 12 pin output untuk menukar transistor. Anda boleh mendapatkan pinout untuk Arduino Mini di sini: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMiniJika anda memasangkan kabel comms anda ke soket pin dengan urutan yang betul, mereka harus memasangkan terus ke arduino dan berfungsi sebagai bertujuan … milik saya. Phew. Dengan soket selesai, pasangkannya di hujung paip buat masa ini, bersama dengan sambungan langsung dan tanah yang anda sambungkan sebelumnya. Sekiranya anda mempunyai header pin ganti, mereka menjadikannya lebih mudah menggunakan klip buaya untuk menguji semuanya masih berfungsi.. Anda boleh memberitahu arduino untuk menetapkan pin tunggal sepanjang masa, kemudian gunakan satu plumbum untuk menyentuh pin untuk setiap lampu secara bergiliran.

Langkah 9: Peraturan Voltan

Oleh kerana lampu berjalan dari bekalan 12v, perlu ada pengatur voltan yang menjatuhkannya ke 5v untuk arduino. Masukkan LM317T, yang memberikan voltan keluaran bergantung pada perintang yang anda tambahkan. Perbezaan antara input dan output diturunkan sebagai haba, jadi kadang-kadang IC ini memerlukan heatsink. Berikut adalah tutorial mengenai LM317: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.htmland inilah yang berguna kalkulator: https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/Setelah saya dapati nilai yang tepat untuk mendapatkannya melebihi 5v untuk Arduino, I solder, heatshrink, dan test. 5.07v keluar, tidak buruk. Sekarang saya tahu ia berfungsi, saya dapat memasangkannya ke dalam kabel utama, mengambil 12v, pergi ke bumi, dan mempunyai output ketiga yang akan menuju ke arduino. Saya memulakan soket header yang lain, meletakkan garis 5v di atasnya sesuai dengan pin 5v di arduino. Saya juga menghubungkan tanah dari arduino pada soket yang sama. Hampir masa untuk mengujinya.

Langkah 10: Pengaturcaraan

Saya perlu menulis beberapa kod untuk diuji dengan yang pertama, dan untuk memuat naiknya ke Arduino, saya perlu memasang beberapa papan roti untuk menyambungkan penyesuai USB ke Arduino Mini. Lihat panduan untuk mini Arduino di sini: https:// arduino. cc / en / Panduan / ArduinoMini dan pinout untuk penyesuai USB di sini: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBASetelah mencuba urutan berkelip dengan kod, dll. Saya menyelesaikan sesuatu seperti kod debug dan tweak pada akhir pengajaran ini. Perhatikan juga bagaimana ujian klip buaya semakin kemas semakin banyak pematerian dilakukan. Ini cukup memuaskan, dan juga sangat bermanfaat untuk menguji bahawa setiap cahaya masih berfungsi di setiap peringkat. Ujian hanya pada akhir akan membuat anda merasa bingung dan tidak tahu harus memulakan dari mana jika anda menghadapi masalah.

Langkah 11: Kabel dan Kotak Suis

Sekarang untuk kawalan. Oleh kerana saya mahu alat kawalannya terpisah dari cahaya, saya memerlukan kabel. Litar memerlukan sambungan langsung dan tanah, dan potensiometer memerlukan tiga sambungan. Salah satunya akan disiarkan secara langsung dari Arduino, satu dengan sambungan ke pin analog yang akan digunakan oleh arduino untuk membaca periuk. Yang lain adalah bumi, jadi itu bermakna saya memerlukan hanya empat teras yang naik ke cahaya. Oleh kerana saya tidak mempunyai kabel empat teras, saya memutar dua panjang wayar pembesar suara bersama-sama. Tidak sempurna, tetapi tidak buruk. Anda boleh melakukan ini dengan mudah seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah dengan mengikat hujung dua kabel panjang, meletakkan satu hujung di bawah sesuatu yang cukup berat untuk menahannya, kemudian menjalin kabel sendiri. Saya akan membuat kotak kawalan dari kotak kad moo plastik putih kosong yang saya ada sejak sekian lama. Sebilangan komponen, seperti soket kuasa, juga dikitar semula dari projek sebelumnya. Topi hujung dan beberapa ikatan zip akan berfungsi sebagai pelepasan regangan pada hujung kabel. Saya mula menandakan kotak untuk periuk, dan kemudian menyambungkan kabel di hujung cahaya. Dengan melucutkan satu pasangan tetapi tidak yang lain ketika mereka terjalin, ini memudahkan untuk mengenalinya. Salah satu yang dilucutkan akan jatuh ke tanah pada potensiometer di kotak suis, satu akan menuju ke + 12v di soket kuasa. Dua yang lain akan menandakan wayar yang disambungkan ke pin lain di periuk. Di hujung yang lain, salah satunya akan menuju ke pin analog yang mana kod tersebut memberitahu arduino untuk membaca, dan satu hingga + 5v. Sekali lagi, semua panas muncul ketika berada di tempat. Gambar-gambar harus menunjukkan kepada anda lebih baik bagaimana saya membuat kotak suis saya, yang hampir menjadi salah. Saya cuba menempelkannya terlebih dahulu, dan plastik nampaknya tidak tahan terhadap superglue… pada akhirnya, saya menyusunnya dengan menggunakan beberapa pad getah di dalam kotak kemudian meletakkan beberapa skru casing PC walaupun semua lapisan kotak itu dapat dipegang mereka bersama dan simpan periuk di tempatnya. Soket kuasa juga memerlukan tali leher kerana saya tidak mempunyai kacang untuk memuatkan benang di atasnya.

Langkah 12: Cahaya Berurutan

Selesai! Lebih banyak gambar dan video akan datang, dan kodnya dilampirkan di bawah. Pendawaian, ternyata, terlalu besar untuk semua kembali ke paip, yang malang. Ini bermaksud LM317 dan arduino keduanya keluar dari bahagian atas paip kerana begitu padat dengan wayar dan komponen. Memukul mereka lebih jauh mulai menjadikannya berkelakuan tidak menentu, jadi saya akan meninggalkan mereka di luar. Oleh kerana ia akan tergantung dari siling, saya ragu ia akan sangat ketara. Walau bagaimanapun, saya ingin menghasilkan penyelesaian yang kelihatan baik sambil menampung semua litar. Tidak kisah, ia berfungsi seperti yang saya mahukan. Kawalan analog yang sederhana terasa menyenangkan manusia. Perhatikan dalam kod bahawa nombor di mana perkara dihidupkan dan dimatikan tidak mempunyai perbezaan yang seragam? Ini kerana periuk yang saya gunakan ternyata Log dan bukannya Linear, jadi mengedarkan ambang batas secara merata mengakibatkan semua aktiviti tergadai di salah satu hujung perjalanan periuk.

Hadiah Pertama dalam Cabaran Epilog