Arbre de fibra òptica LED RGB (també conegut com a Project Sparkle): 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Trobeu la vostra habitació una mica massa avorrida? Voleu afegir-hi una mica de brillantor? Llegiu aquí com agafar un LED RGB, afegir fil de fibra òptica i fer-lo brillar.

L’objectiu bàsic de Project Sparkle és agafar un LED súper brillant i un cable de fibra òptica de brillantor final i connectar-lo a un arduino per crear un efecte d’il·luminació agradable. Es tracta d’una imitació de sostres o sostres d’estrelles de fibra òptica, però muntats verticalment perquè no puc perforar el sostre i no fa servir un il·luminador pre-fabricat per encendre els cables de fibra òptica. Així que realment és una manera d’obtenir efectes de fibra òptica frescos sense invertir en il·luminadors cars. Connectar-lo mitjançant LED a un arduino també afegeix qualsevol tipus de personalització i refinament del color. El millor dels dos mons! Materials: LED de 10W - 5 $ - eBay. ** Atenció, és molt brillant. NO ho mireu directament quan estigueu activat. Pegueu-lo a sota d'una caixa per provar-lo o amb un altre recobriment adequat. ** Fil de resplendor de fibra òptica final - ~ 25-30 $. El vaig comprar en línia a TriNorthLighting. El cable de fibra òptica es ven generalment a peu amb diferents números de fils del cable. Com menys fils hi ha en general, més gruixut és el cable, cosa que significa un punt final més brillant en general. Consulteu aquesta pàgina per obtenir un gràfic útil sobre el nombre de cables en funció de l'amplada. Font d'alimentació de 12V, 2Amp - ~ 10 dòlars - en tenia una estesa. Materials secrets: la majoria d'aquestes parts són coses que la gent tindrà al voltant i es poden reutilitzar per a altres projectes Arduino - 25-30 dòlars - He utilitzat una placa de pa Arduino Uno R3 - ~ Soldador de 5 dòlars: en qualsevol lloc, des de 10 dòlars fins a un component de circuit superior a un ordre de magnitud superior: cadascun només costa uns quants centaus de dòlar, el problema més complicat és probablement on obtenir-los actualment. Filferro, decapadors, talladors, etc. botiga. És el material que he utilitzat per teixir els fils de fibra òptica a la paret

Pas 1: Visió general dels components del circuit

A part del cable bàsic (i el LED), el nostre circuit té dos components principals: transistors i resistors. L’objectiu és connectar el LED a la placa de connexió i connectar l’arduino a la mateixa placa de manera que l’arduino pugui generar un valor i el LED s’encengui amb una certa lluminositat (corresponent al valor que ha generat l’arduino). El problema és que l’arduino només pot subministrar 5V, però el nostre LED necessita 12V (nota: pot canviar segons el LED d’alimentació que utilitzeu). Aquí és on entra la font d'alimentació. "Com connectarem mai l'arduino, el LED i la font d'alimentació ?!" podríeu preguntar. La resposta és màgica. La màgia dels TRANSISTORS! Simplísticament, un transistor és un amplificador o un commutador. En aquest cas l’utilitzem com a commutador. Es connectarà en un pin a l’arduino, un altre pin a la font d’alimentació i un tercer al LED. Quan l’arduino envia un corrent per sobre d’un llindar específic, el transistor s’encendrà i deixarà passar la tensió d’alimentació, encenent el LED. Quan no hi ha prou intensitat de l’arduino, el transistor no deixarà passar la font d’alimentació i el LED s’apagarà. El tipus de transistor de commutació es coneix com transistor de commutació o unió. Hi ha molts tipus diferents disponibles que tenen propietats diferents, com ara la tensió necessària a través dels seus pins, el guany, etc. Animo tots els interessats a llegir més sobre els transistors per entendre'ls millor. El LED de 10W té quatre pins en total, a un costat del terra i a l’altre costat un pin per a cada color. Si volem poder controlar cada color per separat (per poder mostrar qualsevol combinació de colors de RGB), cada color ha de tenir el seu propi transistor, de manera que necessitem tres transistors en total. Hi haurà més detalls sobre els transistors utilitzats al següent pas. Resistors Ara que hem esbrinat com encendre el LED, hi ha un altre problema. Tot aquest poder no necessàriament és bo! No volem reduir el LED, de manera que cal afegir-hi resistències. Dels quatre pins del LED, el pin de terra no necessita resistència, ja que només va a terra. Però els tres pins de color necessitaran almenys una resistència i, atès que diferents colors dibuixen diferents tensions, no són necessàriament les mateixes resistències. "Com descobrirem mai aquests valors ?!" podríeu preguntar. Doncs la resposta és MÀGICA. La màgia de les MATEMÀTIQUES! (Seguiu llegint, val la pena, ho prometo …)

Pas 2: càlcul dels components del circuit

Tipus de transistors Com es va dir al pas anterior, els transistors que s'utilitzen aquí són de la varietat de commutació. El tipus específic de transistor que es necessita en un circuit depèn del que requereixi el circuit, però en aquest circuit és adequat un transistor 2N2219. Tingueu en compte que podeu utilitzar un transistor diferent del 2N2219, sempre que tingui les especificacions adequades per al circuit en què esteu treballant. (El transistor 2N2222 més comú també hauria de ser adequat) Depenent del tipus de transistor, els tres pins del transistor seran "emissor, base, col·lector" o "porta, font, drenatge". El tipus 2N2219 és el primer. Hi ha molts tipus de cossos de transistors, de manera que per determinar quin pin correspon a l’emissor, la base i el col·lector, serà el moment de consultar la fitxa tècnica. El transistor també necessita dues resistències. Es connecta la base del transistor a l’arduino: pot ser qualsevol valor, generalment al voltant d’1kΩ. S’utilitza perquè qualsevol corrent espuri de l’arduino no faci que el transistor s’activi i encengui accidentalment la llum. La segona resistència necessària connecta la base a terra i és generalment d’un gran valor com els tipus de 10kΩ Resistors. Per connectar la font d’alimentació al LED hem d’utilitzar algunes resistències. Cada color del LED té una entrada de voltatge necessària diferent. Els valors específics depenen del LED utilitzat, però per a un LED estàndard de 10W probablement estarà en el rang adequat: vermell - 6-8 V verd - 9-12 V blau - 9-11 V Corrent requerit pel LED: 3 milliAmps (mA) Tensió d'alimentació: 12 V Per tant, la situació és: utilitzem una font d'alimentació de 12 V per encendre el LED i cada color hauria de rebre una tensió inferior a aquesta. Hem d’utilitzar resistències per disminuir el voltatge que realment veu cada color del LED. Per determinar el valor de la resistència necessària és hora de consultar la llei d'Ohm. Per exemple, per al color vermell: Voltatge = Corrent * Resistència … Torna a escriure a Resistència = Voltatge (caiguda) / Resistència de corrent = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (El valor de 4 V és de 12 V (font d'alimentació) - màxim de rang vermell (8 V)) Encara no hem acabat. Depenent del tipus de resistència (és a dir, de la seva mida), només es pot dissipar una certa quantitat d'energia. Si fem servir resistències que no poden dissipar prou energia, les cremarem. La fórmula per calcular la potència de la resistència prové de la llei d’Ohm: és Potència = Voltatge * Corrent. Potència = 4V * 0,3 A = 1,2 W Això significa que necessitem una resistència de 13,3Ω, 1,2 W (com a mínim) per assegurar-nos que el nostre LED sigui segur. El problema és que les resistències més comunes presenten 1/4 W o menys. Què fer?! Utilitzant la màgia de configurar resistències en paral·lel podem solucionar el problema. Combinant quatre resistències (1/4 W) en paral·lel, la dissipació de potència total suma 1 W. (L’ideal seria afegir cinc resistències en paral·lel, però ja que 1,2 W només es veuran quan s’il·lumini al màxim i en fem servir una mica menys). Afegint resistències en paral·lel fa que la seva resistència disminueixi proporcionalment (és a dir, si combinem quatre resistències de 13,3 Ω en paral·lel la resistència total només serà de ~ 3 Ω) Per obtenir la resistència i la dissipació de potència adequades podem combinar quatre resistències de 68 Ω 1 / 4W a paral·lel. Obtenim aquest nombre multiplicant 13,3Ω per quatre, que és ~ 53Ω i prenem el següent valor estàndard més alt per a una resistència. En general: per alimentar el color vermell hem d’utilitzar una resistència de 13,3Ω 1W o quatre resistències de 68Ω 1 / 4W en paral·lel. Per calcular la resistència necessària per a la resta de colors, utilitzeu el mateix procés. Resum dels components del circuit requerits: 3 transistors 2N2219 3 resistències de 1 kΩ 3 resistències de 10 kΩ Vermell: 4 resistències de 68 x 1/4 W Blau: 4 x 27 Ω 1 / Resistències de 4W Verd: resistències de 4 x 27 Ω 1 / 4W

Pas 3: Esquema del circuit / Construcció del circuit

Després d’haver revisat les matemàtiques i recollit totes les peces necessàries, és hora de reunir-les.

Primer agafeu la font d'alimentació i tanqueu la connexió que tingui al final i aïlleu els cables d'alimentació i de terra. Afegiu el cable de terra a un dels rails de la placa. Soldeu el cable d'alimentació per soldar les resistències necessàries al LED. A continuació, construïu el circuit tal com s’indica al diagrama del circuit. Tingueu en compte que totes les bases del circuit (terra Arduino, terra del transistor, terra de la font d'alimentació) han d'estar connectades d'alguna manera.

Pas 4: Codi Arduino

Quasi hi som! És hora de connectar el nostre circuit a l’arduino.

El codi aquí només executa el LED RGB durant un cicle de colors (és a dir, comprova tot l’arc de Sant Martí). Si coneixeu l’arduino, això no és massa complicat. Aquest codi no l’he escrit originalment, però sincerament no recordo d’on el vaig descarregar; era de codi obert. Si recordo o si algú coneix la font, la citaré amb molt de gust. A continuació s’enganxa l’esbós. Assegureu-vos que els valors dels pins de l’esbós corresponen als pins de l’arduino que s’utilitza per connectar-se al LED. Tot el que fa el codi és enviar un valor individual (de 0 a 255) a cadascun dels pins de color LED. Si voleu que aparegui un color específic, consulteu un gràfic de colors RGB // Executa un LED RGB mitjançant un cicle de rodes de color int brillantor = 0; // que brillant és el LED. El valor màxim és 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup () {// declara que els pins són una sortida: pinMode (RED, OUTPUT); pinMode (VERD, SORTIDA); pinMode (BLAU, SORTIDA); } // de 0 a 127 void displayColor (uint16_t WheelPos) {byte r, g, b; switch (WheelPos / 128) {case 0: r = 127 - WheelPos% 128; // Vermell cap avall g = WheelPos% 128; // Verd verd = 0; // blue off break; cas 1: g = 127 - WheelPos% 128; // green down b = WheelPos% 128; // blau r = 0; // red off break; cas 2: b = 127 - WheelPos% 128; // blau avall r = WheelPos% 128; // vermell g = 0; // green off break; } analogWrite (VERMELL, r * 2); analogWrite (VERD, g * 2); analogWrite (BLAU, b * 2); } bucle buit () {displayColor (rad); retard (40); rad = (rad + 1)% 384; }

Pas 5: Afegir els cables de fibra òptica

Encara que no completeu aquest pas, el més interessant és que ara tenim un LED RGB increïble, brillant i totalment personalitzable. Vaig optar per combinar-ho amb fibra òptica, però realment podeu fer tot el que vulgueu. Fer un focus dolç? Encendre una bola de discoteca? Tantes possibilitats!

Originalment vaig comprar cinc peus de fibra de 50 fils, 10 peus de fibra de 12 fils i 5 peus de fibra de 25 fils. Vaig acabar reduint la longitud per la meitat perquè tingués més taques tot i que els cables en si eren més curts. Vaig triar fer un arbre ja que no podia muntar-los per una paret. El tul es va enganxar a la paret mitjançant ciment de goma (el tul és bastant lleuger, de manera que pot ser suficient amb cinta adhesiva). Les fibres s’enfilen a través del tul fins a formar un patró com un arbre. Mitjançant una llauna de refresc buida / assecada, el LED es col·loca a la part inferior i s’afegeixen les fibres a la part superior. El problema més important en aquest moment és intentar assegurar-se que la llum passa per les fibres en lloc de sortir per la part superior de la llauna de soda. Embolicar les fibres hermèticament amb paper d'alumini pot ajudar, però suggereixo provar qualsevol configuració que creieu que pot funcionar. Poseu totes aquestes peces juntes i ja tenim el nostre arbre!

Pas 6: festa

Només queda res a fer que atenuar els llums, alimentar l’arduino i gaudir de la nostra nova configuració de fibra òptica.

També he adjuntat un vídeo de la configuració. Es veu millor en persona, però es pot veure com es mou lentament a través d’una roda de colors.