Animált hangulat- és éjszakai fény: 6 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Lenyűgözve a fény megszállottságát, úgy döntöttem, hogy kis moduláris PCB -ket készítek, amelyek bármilyen méretű RGB fénykijelző létrehozására használhatók. Miután elkészítettem a moduláris NYÁK -t, rábukkantam az ötletre, hogy hatszögbe rendezzem őket, és létrehozzak egy 3D -s kijelzőt, amellyel bármit létrehozhat az egyszerű hálószobai éjszakai lámpától a hangulatfényig, amely nem lenne túl helytelen. egy csúcskategóriás étteremben.

Természetesen más alakzatok is létrehozhatók ugyanazon elvek felhasználásával.

Íme néhány animáció, amelyek jelenleg futnak.

• Tűz
• Eső
• Kígyó (retro)
• Game of Life
• Hullámforma oszcillációk
• Világítótorony
• Pörgő minták (borbély)

A lámpa jelenleg két méretben készül - kicsi (96 LED) és nagy (384 LED), de ez szükség szerint növelhető.

Kellékek

WS2812B LED -ek - AliExpress

NYÁK - ALLPCB

3 mm -es fekete lézervágott műanyag - műanyag lemez szállító

Fehér 3D nyomtatási szál - Amazon

Elektronikai alkatrészek - Farnell / Newark

M3 csavarok és menetes távtartók - Amazon

Forrasztópáka

Kenyérpirító sütő - Felületre szerelhető alkatrészek

1. lépés: Panel PCB -k

Az utazás kezdetén egy sor kis PCB -t szerettem volna, amelyek számos LED pixelt tudnak elhelyezni, és nagyon egyszerűen összeilleszthetők további vezetékek vagy csatlakozók nélkül. Egy nagyon egyszerű konstrukciót találtam ki, amely lehetővé tette a WS2812B LED -ek összekapcsolását, majd a lánc továbbítását a következő NYÁK -ra.

Három PCB -t hoztam létre a következő pixelméretekkel.

• 1 x 8 - 9 mm x 72 mm
• 4 x 4 - 36 mm x 36 mm
• 8 x 8 - 72 mm x 72 mm

Ehhez a projekthez csak a 4x4 és 8x8 táblákat használják a lámpák létrehozásához.

A LED -ek 9 mm -es rácsban vannak elrendezve, mind X, mind Y méretben, ami meglehetősen közel van egymáshoz, de elegendő teret biztosít a PCB élcsatlakozók figyelembevételéhez. A NYÁK -okat úgy alakították ki, hogy összekapcsolva a 9 mm -es LED rács megmaradjon. A NYÁK -okat egyszerűen össze kell kötni egymással áramló forrasztással az egyik tábláról a másikra.

Mindegyik LED saját 100nF kondenzátorral rendelkezik az elektromos leválasztáshoz és a LED igény szerinti áramellátásához.

Az ábrán a 4x4 pixeles kártya vázlata látható, felső réz- és alsó rézrétegekkel, amelyek mind a LED -elrendezés, mind az élcsatlakozó elrendezését szemléltetik. A selyemképernyőn jelölések kerültek, hogy nyilvánvalóvá váljon a csatlakozók közötti adatátvitel iránya.

A táblákon M3-as rögzítőfuratok is találhatók 18 mm-es és 18 mm-es lépcsőn a szerelés egyszerűsítése és a lapok közötti kapcsolatok megerősítése érdekében.

Ha lézerrel vágott 3 mm -es tejfehér akrillapot ad hozzá az ábrán látható módon, akkor a szórt fényhatás a LED -ekhez jó.

A táblákat úgy gyártották, hogy forrasztópasztát alkalmaztak az alsó rézfelületre szerelt párnákra sablon segítségével. Ezután helyeztem az alkatrészeket a táblára, és ellenőriztem a helyes tájolást, mielőtt a kenyérpirító sütőben sütném, hogy folyjon a forrasztó. Ezt a fajta DIY olcsó NYÁK -gyártást már leírtam számos más Instructables verziómban.

Figyelmeztetés - NE HASZNÁLJON olyan sütőt, amelyet élelmiszerekhez használnak PCB -k főzésére, mert ez szennyezett ételekhez vezethet. A PCB kenyérpirító sütőt 10 fontért (15 dollár) kaptam az eBay -en.

2. lépés: A NYÁK ellenőrzése

A LED -ek elkészültekor azt akartam, hogy mikrokontrollerről vezérelhessem a LED -eket. Elkezdtem egy Arduino nanót használni, és ez remekül működött, de szerettem volna még néhány funkciót hozzáadni a fényhez, és ez egyre kínosabbá vált az Arduino táblára való feltörésnél. Ezért úgy döntöttem, hogy létrehozok egy másik egyedi PCB -t a fény meghajtásához.

Íme néhány olyan funkció, amelyet hozzáadtam a vezérlőpulthoz.

• Nagyobb sebességű mikrovezérlő több ROM -mal és RAM -mal.
• Logikai szintű FET, amely lehetővé teszi a LED -ek globális be- és kikapcsolását - hasznos bekapcsoláskor és alacsony energiafogyasztás esetén.
• Nagy sebességű puffer a 3V3 jel átalakításához a mikrokontrollerből 5V -ra a LED -ek meghajtásához.
• Kapcsolóval a felhasználó szabályozhatja a fényt.
• Fénytranzisztor - a LED -ek fényerejének skálázása a környezeti fényszintnek megfelelően.
• Tápegység felügyelet - annak biztosítása érdekében, hogy ne próbáljunk nagyobb áramot húzni, mint amennyit a tápegység képes biztosítani.
• Bluetooth csatlakozó - HC05/HC06.
• WIFI csatlakozó - ESP8266.
• I2C csatlakozó.
• Jövő bővítő csatlakozó.

A tábla sematikus ábrája, valamint a felső és alsó rézréteg látható. A mellékelt BillOfMaterials dokumentum felsorolja azokat az alkatrészeket, amelyeket a vezérlő NYÁK -ra szereltem.

A fényérzékelő meglehetősen fontos a tervezés szempontjából, mivel a WS2812B LED -ek fényereje nagyon gyorsan túl sokat nézhet, sőt fájdalmas is lehet teljes fényerő mellett. A fényérzékelő lehetővé teszi a LED fényerejének automatikus skálázását, ami azt jelenti, hogy a kijelzőt mindig kellemes nézni. Élénk a napsütötte szobában, de mégis kényelmes éjszakai fényként nézni egy sötét szobában.

Ismét a tábla elkészítéséhez a forrasztópasztát sablonnal használták fel, az alkatrészeket kézzel csipesszel helyezték el, majd a megbízható kenyérpirító sütőben sütötték.

A NYÁK tápellátása 5 V egyenáramú tápegységről történik, ez vagy közvetlenül a hálózati tápegységből, vagy 2A USB töltőaljzatból származhat.

Szintén látható a korábbi próbálkozásom egy Arduino használatával.

3. lépés: 3D nyomtatott csontváz

Eredetileg lézerrel vágott műanyag lapokat használtam diffúzorként, de ez elég csúnya rést hagyott az egyes panelek között. Végül 3D -ben kinyomtattam a környező diffúzort, mivel ez lehetővé tette számomra, hogy szép varrat nélküli burkolatot készítsek a hat LED -es PCB -hez. Ez lehetővé tette számomra, hogy jelentősen csökkentsem a diffúzor vastagságát, ami sokkal élesebb összképet biztosít.

Belsőleg a hat LED -es PCB -t 3D nyomtatott váz segítségével tartják össze. Ez a csontváz a kijelző PCB -k különböző M3 lyukaiba megy, és szép hatszögletű mintázatban tartja őket.

A 3D nyomtatott vázon lyukak is találhatók, amelyek lehetővé teszik a vezérlő NYÁK felszerelését a felső lézervágó panel közelében, lehetővé téve a kapcsoló hozzáférését és a fényérzékelő számára, hogy jól leolvashassa a környezeti fényszintet.

Ha a lapok a csontváz és a diffúzor között vannak, akkor könnyen összeforraszthatom a lapokat úgy, hogy forrasztással forrasztom a NYÁK -csatlakozók között. Kezdem azzal, hogy forrasztást adok a legtávolabbi párnához, majd elforgatom a fényt a szélén, hogy a gravitáció elősegítse a forrasztás áramlását a szomszédos betéthez. Ismételje meg ezt a három csatlakozásnál, majd lépjen a következő kártya csatlakozáshoz. A PCB -k hatodik csatlakozásakor csak a táp- és a földsíneket csatlakoztatom, így az adatkapcsolat nincs csatlakoztatva. Ez két köráramú utat biztosít minden egyes tábla számára, hogy összegyűjtse az energiát, hasonlóan ahhoz, ahogyan a gyűrűs fő működik a ház belső hálózati vezetékei számára.

A 3D nyomtatót néhány távtartó is használja, amelyek lehetővé teszik a felső és az alsó lézervágott panelek szép helyén tartását.

A 3D nyomtatófájlokat a Sketchup segítségével tervezték, és a forrás csatolva van.

4. lépés: Lézeres vágás felül és alul

A lézerrel vágott alkatrészek nagyon egyszerű hatszög alakúak, lyukakkal a megfelelő helyen a rögzítőcsavarokhoz.

A felső panelen van egy kis lyuk a fényérzékelő számára, és egy másik nagyobb lyuk a nyomógomb számára. Míg az alsó panelen egy lyuk található az USB tápkábel számára, valamint két kis lyuk, amelyek lehetővé teszik a kötőszalag használatát a kábel húzódásának enyhítésére.

Ezen alkatrészek rajzait az előző lépésben a Sketchup fájl tartalmazza.

5. lépés: Firmware

A PIC24FJ256GA702 eszközt választottam fő mikrovezérlőmnek, mivel meglehetősen gyorsan, akár 32 MHz -en is működik, belső oszcillátorát használva, és rengeteg rendelkezésre álló programmemóriával és RAM -mal rendelkezik a szép animációk létrehozásához.

A firmware kifejlesztéséhez a Flowcode -ot használtam, mivel ez lehetővé tette számomra a kód szimulálását és hibakeresését, ami segített egy szép, nagy sebességgel futó kód létrehozásában. A Flowcode ingyenesen elérhető, teljesen feloldva 30 napig, majd ezt követően választhat a vásárlás mellett, vagy egyszerűen regisztrálhat újra a próbaidőszakra. Van egy szép online közössége is, akik hajlandóak bekapcsolódni, és segítenek, ha útközben bármilyen falba ütközöm. Ha ezt mondja, akkor az összes szoftvert az Arduino IDE vagy hasonló segítségével lehet elkészíteni, akkor csak elveszítené a szimulációs képességet.

A PICkit 3 programozásával programoztam a PIC-t a vezérlő NYÁK-on. Ez integrálható a Flowcode -ba, így egyetlen egérkattintással fordít és programoz a PICkit -en keresztül, hasonlóan az Arduino letöltési gombjához.

Az általam választott mikrokontrollernek nem volt fedélzeti EEPROM-ja, ami kezdetben problémát jelentett, mivel el akartam menteni az aktuálisan kiválasztott animációs módot. Ennek ellenére rendelkezett a felhasználó által programozható flash memóriával, és így körkörös módon tudtam elérni ezt a funkciót.

Az általam létrehozott Flowcode program mellékelve. A Tulajdonságok ablakban kiválaszthatja a használt kijelzőpanel méretét. azaz 4x4 vagy 8x8, és ez rengeteg paramétert állít be, például a LED -ek számát stb., amelyek aztán hajtják a különböző animációkat, így egy program használható mindkét kijelzőméreten.

A lámpa felhasználói felülete meglehetősen egyszerű. Nyomja meg a kapcsolót kevesebb, mint három másodpercig, és a lámpa a következő üzemmódra vált. Minden üzemmód indítása előtt az üzemmód -index megjelenik minden LED -panelen. Nyomja meg a kapcsolót több mint három másodpercig, és a lámpa kialszik. A kapcsoló további megnyomása visszakapcsolja a lámpát, és visszaáll az előzőleg kiválasztott üzemmódba. Az áramellátás elvesztése azt eredményezi, hogy a lámpa az áramellátás helyreállása után folytatja jelenlegi működését, beleértve a be/ki állapotot is.

Íme a különböző animációs módok, amelyeket a fény jelenleg a jelenlegi firmware -vel képes végrehajtani.

1. Színkenet - vegyes színek gyűrűkben
2. Életjáték - Életforma -alapú szimuláció
3. Pörgő minták - 2, 3 vagy 4 színű animált minták
4. Hullámgenerátor - Színes szinuszhullámok
5. Rögzített szín - Hat különálló, színben forgó panel
6. Árnyék - Animált panel színek Összes/Egyedi
7. Világítótorony - Forgó egyetlen panel
8. Gyűrűk - Animált vízszintes gyűrűk
9. Tűz - Animált tűzhatás
10. Eső - Animált színes esőhatás
11. Tűzijáték - Animált színes tűzijáték hatás
12. Váltás - Animált görgetési hatás
13. Snake - Animált retro kígyócsaták
14. Kígyók - Animált forgó kígyók
15. Véletlenszerű - 1–14 mód lassú átmenettel (kb. 60 másodperc)
16. Véletlenszerű - 1–14 mód gyors átállással (kb. 30 másodperc)

Minden mód egy vagy több randomizált elemet tartalmaz, beleértve az animáció sebességét és más paramétereket. Egyes módok véletlenszerűen kiválasztott elemeket is tartalmaznak, amelyek eltolódhatnak vagy változhatnak az idő múlásával, lehetővé téve a dinamikusabb animációkat. Például a tűz egy véletlenszerűen kiválasztott üzemanyag -mennyiséget tartalmaz, amelyet minden ciklusban hozzáadnak, ennek a mennyiségnek rögzített felső és alsó határai vannak. Idővel ezek a határok növekedhetnek vagy csökkenhetnek, így a tűz intenzitása betölti a kijelzőt, vagy csak az alsó képpontokra süllyed.

6. lépés: Kapcsolódás

A vezérlőpanel USB A vagy DC aljzatkábellel csatlakozik a tápegységhez, mindkettő nagyon alacsony áron megvásárolható olyan webhelyeken, mint az eBay.

A vezérlőpanel egy hozzáférhető élcsatlakozó és egy szabványos 3-utas szervo szalagkábel segítségével csatlakoztatható a kijelzőpanel nem csatlakoztatott IN aljzatához.

Ezután a felső és alsó lézervágó lemezeket M3 serpenyőfejű csavarok és M3 menetes távtartók segítségével tartják a helyükön.

Jövőbeli frissítések

Ha lehetőség van Bluetooth és WIFI hozzáadására a vezérlőpultomra, lehetővé teszi a jövőbeni frissítéseket, például animációs frissítéseket és intelligens integrációt az Amazon Alexával, például online szolgáltatásokon keresztül. Ez az, amit jelenleg vizsgálok.

Jó lenne, ha beállíthatná a lámpa színét, az animációs módot, vagy akár szöveges üzenetet is megjeleníthetne, ha beszél az intelligens asszisztensével.

Köszönöm, hogy megnézted a konstrukciómat, és remélem, inspiráltam, hogy kövesd a nyomomat, vagy alkoss valami hasonlót.

Második hely a Make it Glow versenyen