Làmpada LED levitant: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Alguna vegada heu jugat amb imants i heu intentat fer-los levitar? Estic segur que molts de nosaltres ho tenim i, tot i que pot semblar possible, si es col·loquen amb molta cura, al cap d’un temps us adonareu que és realment impossible de fer. Això es deu al teorema d'Earnshaw, que demostra que és impossible levitar un objecte només amb materials ferromagnètics. Tot i això, tenim una solució alternativa. En lloc d’utilitzar imants, levitarem la làmpada amb una il·lusió anomenada tensegrity, fent una làmpada que sembli flotant.

Pas 1: subministraments

Per fabricar aquesta làmpada, hi ha una gran quantitat de subministraments necessaris:

Electrònica:

• Taula Nano Arduino
• Filferros de pont
• Anell de 24 LED
• Bateria de 9V
• Connector de bateria de 9V

Subministraments decoratius:

• Cartró (o fusta, si s'utilitza tall per làser)
• Línia de pesca (qualsevol hauria de funcionar i intenteu triar-ne una de la més transparent possible)

Altres:

• Banda elàstica
• Pistola de cola calenta
• Pals de cola calenta
• Equip de soldadura
• Velcro

Pas 2: munteu l'electrònica

Primer hem de muntar les parts electròniques. Això és senzill i es pot fer amb uns quants passos:

1. Soldeu el connector de la bateria de 9V a la placa Arduino Nano. Això pot ser una mica difícil, però és una part essencial per a l'èxit del projecte, perquè la manca de potència subministrada al tauler farà que no funcioni correctament. Connecteu el cable vermell al pin VIN i connecteu el cable negre a un dels pins GND de la placa.
2. Soldeu els pins a la part posterior de l'anell LED. En aquests 24 anells LED, normalment hi ha 4 llocs per soldar, però en aquest projecte només farem servir 3: DI, VCC i GND. La part DO no s'utilitzarà en aquest projecte. Soldeu-lo amb el cable apuntant a l'anell, ja que l'exterior de l'anell quedarà amagat darrere d'un tros de paper, però si els cables del pont estan soldats en la direcció equivocada, sobresortirà de la làmpada.
3. Connecteu els cables al Nano. El DI s'ha de connectar al pin D5, el VCC connectat a 5V i el GND al GND, a l'anell LED i a l'Arduino Nano, respectivament.

I ja heu acabat amb l’electrònica!

Pas 3: l’escultura Tensegrity

Per a aquest projecte, estem utilitzant tensegrity, que és un terme que s’utilitza per descriure l’acció d’utilitzar la tensió per mantenir alguna cosa al seu lloc. Si només voleu crear l’escultura, podeu descarregar el fitxer Adobe Illustrator, fet per tallar amb làser, o mirar la foto i retallar-la amb cartró.

Si voleu entendre com funciona això, seguiu llegint a continuació.

Aquesta escultura de tensegritat utilitza la línia de pesca per fer que sembli més com un objecte que levita. A la foto comentada, es ressalta la posició de cadascuna de les 6 línies, amb colors diferents. Els vermells més llargs són els que eviten que la part superior caigui. Anomenem-les "línies estructurals". Després tenim les línies blaves, que són molt més curtes que les vermelles, que mantenen la part superior cap amunt. Anomenem-les "línies de levitació".

A la nostra escultura de tensegritat, les línies de levitació són les que sostenen l’estructura. Com que la part superior vol baixar a causa de la gravetat, les línies de levitació han de mantenir l’estructura cap amunt. Quan s’uneixen, estan molt tensos, mantenint la part superior de l’estructura cap amunt. N’hi ha un en dos o quatre costats de l’escultura, tot i que, en teoria, n’hi ha prou per mantenir l’estructura.

Tanmateix, si heu intentat fixar només les línies de levitació, notareu que cau fàcilment. Això es deu al fet que la part superior només està unida per dos punts, cosa que no és suficient per proporcionar una estructura estable. Imagineu-vos un balancí. S'uneix per una línia, cosa que li permet moure's lliurement. En el nostre cas, tenim la part superior unida per dos punts, i dos punts formen una línia, de manera que la part superior de la nostra escultura de tensegritat, amb només les línies de levitació, és només un balancí.

Aquí és on entren les línies estructurals per jugar. Aquestes línies també són tenses i mantenen l'estructura en posició. Si la part superior de l'estructura es recolza en qualsevol direcció, les línies estructurals en l'altra direcció mantindran l'estructura al seu lloc, fent que l'estructura es mantingui estable.

Tot i que sembla màgic, en realitat hi ha moltes raons darrere de tota l’escultura.

Pas 4: Muntatge de l'estructura

Ara és el moment de muntar l'estructura per fixar-hi la làmpada. Aquesta part és relativament fàcil:

1. Cerqueu les peces base. Sempre són els quadrats més grans.
2. Poseu-hi les peces del "braç". Assegureu-vos que tots estiguin orientats a la mateixa direcció quan els mireu de costat. D’aquesta manera, es garanteix que l’estructura de tensegrity es podrà muntar de la manera prevista.
3. Poseu-hi una de les peces laterals. Això ens permet assegurar-nos que la peça del braç no s’empeny massa mentre l’enganxem i ens assegura que tota la base de l’estructura es pugui alinear.
4. Muntar la resta de l’estructura. Les peces haurien de quedar exactament al seu lloc i, amb una mica d’encolat, acabareu amb el que es mostra més amunt.

Després de fer-ho, toca connectar les línies de pesca a les estructures.

1. Amb una cola calenta, enganxeu quatre trossos de fil de pesca a cadascuna de les cantonades d’una de les porcions de l’estructura. Assegureu-vos que tinguin la mateixa longitud.
2. Enganxeu la línia de pesca a les cantonades corresponents de l’altra estructura. Em va semblar més fàcil enganxar si es posava tota l’estructura, de manera que no hauria d’aguantar-la amb les mans.
3. Enganxeu les "línies de levitació" al seu lloc. Premeu les porcions superior i inferior tan lluny com pugueu, després que la cola s’hagi refredat, i enganxeu les dues darreres línies de pesca entremig, connectant els braços de l’estructura.

Si heu arribat fins aquí, doncs bona feina! Ja heu fet la major part del treball:)

Ara hem de muntar el llum. Aquesta part és molt fàcil:

1. Enganxeu l'anell LED a la peça circular de "roda" amb els dos forats del centre. Assegureu-vos que el suport de plàstic dels cables del pont està completament dins del cercle exterior.
2. Enganxeu les dues peces circulars juntes. Enganxeu la primera peça de "roda" amb un cercle complet amb dos forats al centre. Aquests són la part superior de la nostra làmpada que levita.
3. Lligueu la bateria a l'última peça rectangular. Aquesta peça té un forat per a la bateria de 9V i lliga-la, juntament amb la placa Arduino Nano, amb gomes. Recordeu que no utilitzeu cola aquí: la bateria acabarà morint i no tindreu res a utilitzar.
4. Agafeu un tros de paper B5 i enganxeu-lo al voltant de la vora del llum. Funciona com una pantalla de llum, i també impedirà als espectadors veure el tauler i la bateria del llum.
5. Podeu tenir alguna cosa penjada a la part inferior del llum. En algunes de les meves fotos, vaig provar d’utilitzar trossos de palla curts i tallats per crear un efecte d’aranya de llum, però més tard ho vaig treure perquè estava en el camí de les meves fotos. Podeu ser creatiu amb el que poseu aquí!
6. Enganxeu la part superior del llum fins a l'última peça de la roda. Assegureu-vos, de nou, que totes les peces de fil de pesca tenen la mateixa longitud.
7. Enganxeu el velcro a la part superior de la segona roda i a la part inferior de la part superior de l'estructura. Això mantindrà la làmpada al seu lloc mentre levita. L’ús de velcro us permet enderrocar-lo i donar-li una bateria nova quan la necessiteu.

Pas 5: Codificació

Ara teniu la part divertida: codificar com voleu que sembli la làmpada. He utilitzat una llum RGB rotativa aquí, però no dubteu a crear el que vulgueu i sigueu creatius.

Sé que he explicat cada part del codi de manera independent en la meva última instrucció, però aquesta vegada he inclòs totes les explicacions en comentaris al codi. Mentre exploreu el codi, tingueu present el que he creat: una làmpada arc de Sant Martí giratòria. Si aquesta explicació no era prou bona (no sé com explicar-la més), sempre podeu mirar enrere el vídeo inclòs al principi. Podeu veure el codi següent o descarregar-lo des de l’enllaç del lloc web Arduino Create a continuació.

Arduino Crea un enllaç

(A més, si hi ha prou gent que em demana que expliqui el codi amb més detall, potser hi faré alguna cosa …)

Levitat_Lamp.ino

#incloure// inclou la biblioteca per utilitzar l'anell LED

# definePIN5 // el pin al qual està connectat l'anell LED

# defineNumPixels24 // el nombre de píxels del timbre. hi ha anells amb 8 LEDs o podeu utilitzar una tira LED amb els Neopixels. Només recordeu especificar quants LED teniu.

Adafruit_NeoPixel píxels (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // declarar l’objecte clar anomenat píxels. El codi farà referència a l'anell LED.

# defineDELAYVAL20 // decideix quant de temps ha d’esperar la placa abans de girar els llums. Si ho fa més petit, els colors de l’arc de Sant Martí giraran encara més ràpidament.

int r [NumPíxels]; // aquest és el valor vermell de tots els LED

int g [NumPixels]; // aquest és el valor verd de tots els LED

int b [NumPixels]; // aquest és el valor blau de tots els LED

constint diff = 31; // estableix el valor de brillantor. El nombre màxim és 31, però qualsevol número x on 0 <x <32 funcionarà.

/////// Estableix la posició inicial de les llums ////////

voidsetLights () {

int R = 8 * diff, G = 0, B = 0; // la posició inicial de tots els LED

for (int i = 0; i <8; i ++, R- = diff, G + = diff) {

r = R;

g = G;

b = 0;

}

for (int i = 0; i <8; i ++, G- = diff, B + = diff) {

g [i + 8] = G;

b [i + 8] = B;

r [i + 8] = 0;

}

for (int i = 0; i <8; i ++, B- = diff, R + = diff) {

r [i + 16] = R;

b [i + 16] = B;

g [i + 16] = 0;

}

}

/////// Acabeu de configurar la posició inicial dels LED ////////

voidsetup () {

pixels.begin (); // activeu l'objecte píxels

setLights (); // Estableix la posició inicial dels LED

}

int idx = 0; // estableix la posició inicial de la rotació del LED

voidloop () {

/////// estableix el color de cadascun dels LED ////////

for (int i = 0; i <numpixels; i ++) = "" {

pixels.setPixelColor (i, pixels. Color (r [(i + idx)% 24], g [(i + idx)% 24], b [(i + idx)% 24]));

pixels.show ();

}

/////// acaba de configurar el color dels LED ////////

retard (RETARD); // espera DELAYVAL mil·lisegons

idx ++; // mou la rotació dels LED per un

idx% = 24; // modifiqueu el valor per 24. Això restringeix el valor d'idx entre 0 i 23, inclosos

}

veure rawLevitating_Lamp.ino allotjat amb ❤ per GitHub

Pas 6: completar

Ara toca encendre el llum, enganxar el velcro a l'estructura i apagar els llums: és hora de mostrar-se. No dubteu a fer els canvis que vulgueu i compartiu amb el món el que heu creat amb aquest projecte.

Molta sort i a seguir explorant!