RGB LED Fiber Optic Tree (aka Project Sparkle): 6 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Finns ditt rum lite för tråkigt? Vill du lägga till lite gnista till det? Läs här hur du tar en RGB -LED, lägger till lite fiberoptisk tråd och får den att lysa!

Det grundläggande målet med Project Sparkle är att ta en superljus LED plus lite slutglödande fiberoptisk kabel och ansluta den till en arduino för att skapa en fin belysningseffekt. Detta är en imitation av fiberoptiska stjärnplattor/-tak men monteras vertikalt på grund av att jag inte kan borra i mitt tak och använder inte en färdig tillverkad belysning för att tända fiberoptiska ledningar. Så egentligen är det ett sätt att få häftiga fiberoptiska effekter utan att investera i dyra belysningsarmaturer. Att ansluta den via LED till en arduino lägger också till för alla typer av anpassningar och färgförfining! Bäst av två världar! Material: 10W LED - $ 5 - eBay. ** Varning, det här är mycket ljust. Titta INTE på detta direkt när det är på. Stick den under en låda för testning eller annan lämplig täckning ** Fiberoptisk glödtråd - ~ 25-30 dollar - jag köpte den online från TriNorthLighting. Fiberoptisk kabel säljs vanligtvis av foten vid olika trådnummer i kabeln. Ju färre trådar i en kabel i allmänhet desto tjockare varje enskild tråd, vilket betyder en ljusare slutpunkt totalt sett. Kontrollera den här sidan för ett praktiskt diagram över kabelnummer mot bredd. 12V, 2Amp strömförsörjning - ~ $ 10 - Jag hade en liggande. Hemliga material: De flesta av dessa delar är saker som människor kommer att ha runt och kan återanvändas för andra projekt Arduino - $ 25-30 - Jag använde en Arduino Uno R3 brödbräda - ~ $ 5 Lödkolv - Var som helst från $ 10 till en storleksordning högre Kretskomponenter - var och en kostar bara några cent, den svårare frågan är förmodligen var man ska få tag på dem idag Tråd, trådavdragare, skärare etc. Tulle - $ 5 - köpt från ett hantverk Lagra. Det är materialet jag använde för att väva fiberoptiska trådar på väggen

Steg 1: Översikt över kretskomponenter

Förutom grundledningen (och lysdioden) har vår krets två huvudkomponenter: transistorer och motstånd. Transistorer Så vi har en 10W LED, strömkabel och arduino. Målet är att leda LED -lampan till brödbrädan och fästa arduinoen på samma brödbräda så att arduino kan mata ut ett värde och lysdioden tänds med en viss ljusstyrka (motsvarande värdet som arduino matas ut). Problemet är att arduino bara kan leverera 5V, men vår LED behöver 12V (notera: detta kan förändras beroende på vilken ström -LED du använder). Det är här strömförsörjningen kommer in. "Hur kommer vi någonsin att ansluta arduino, LED och strömförsörjning tillsammans ?!" kan du fråga. Svaret är magi. TRANSISTORNAS magi! Förenklat är en transistor en förstärkare eller en switch. I det här fallet använder vi det som en switch. Den kommer att anslutas med en stift till arduino, en annan stift till strömförsörjningen och en tredje till lysdioden. När arduino sänder en ström över en specifik tröskel kommer transistorn att "slås på" och låta strömförsörjningsspänningen rinna genom den och tända lysdioden. När det inte finns tillräckligt med ström från arduino, låter transistorn inte strömförsörjningen gå igenom den och lysdioden släcks. Transistorns omkopplingstyp är känd som en switch- eller övergångstransistor. Det finns många olika typer tillgängliga som har olika egenskaper som spänning som behövs över dess stift, förstärkningen etc. Jag uppmuntrar alla som är intresserade att läsa mer om transistorer för att få en mycket bättre förståelse av dem. 10W LED har totalt fyra stift, på ena sidan marken och på den andra sidan ett stift för varje färg. Om vi vill kunna styra varje färg separat (för att kunna visa vilken färgkombination som helst av RGB) måste varje färg ha sin egen transistor, så vi behöver totalt tre transistorer. Mer information om de transistorer som används kommer att finnas i nästa steg. Resistorer Nu när vi har kommit fram till hur man slår på lysdioden, finns det ett annat problem. All denna kraft är inte nödvändigtvis bra! Vi vill inte korta ut lysdioden, så motstånd måste läggas till den. Av de fyra stiften på lysdioden behöver jordstiftet inte ett motstånd eftersom det bara ska jordas. Men de tre färgpinnarna behöver minst ett motstånd, och eftersom olika färger drar olika spänningar är de inte nödvändigtvis samma motstånd. "Hur ska vi någonsin räkna ut dessa värden ?!" kan du fråga. Svaret är MAGISKT. Matematikens magi! (läs om det är värt det lovar jag …)

Steg 2: Beräkning av kretskomponenter

Transistortyp Som sagt i föregående steg är transistorerna som används här av växlingsvarianten. Vilken specifik typ av transistor som behövs i en krets beror på vad kretsen kräver, men i denna krets är en 2N2219 -transistor lämplig. Observera att du kan använda en annan transistor än 2N2219, så länge den har rätt specifikationer för kretsen du arbetar med. (Den vanligare 2N2222 -transistorn bör också vara lämplig) Beroende på transistortypen kommer transistorns tre stift att vara antingen "sändare, bas, kollektor" eller "grind, källa, avlopp". Typen 2N2219 är den förra. Det finns många transistorkroppstyper, så för att avgöra vilken stift som motsvarar sändaren, basen och kollektorn är det dags att konsultera ditt specifikationsblad! Transistorn behöver också två motstånd. Man ansluter transistorns bas till arduino - detta kan vara vilket värde som helst, i allmänhet runt 1kΩ. Detta används för att eventuell falsk ström från arduino inte ska orsaka att transistorn utlöses och av misstag tänds lampan. Det andra motståndet som behövs ansluter basen till jord och är i allmänhet ett stort värde som 10kΩResistortyper För att ansluta strömförsörjningen till lysdioden måste vi använda några motstånd. Varje färg på lysdioden har en annan nödvändig spänningsingång. De specifika värdena beror på din lysdiod som används, men för en standard 10W lysdiod kommer dessa sannolikt att ligga i rätt område: Röd - 6-8 V Grön - 9-12 V Blå - 9-11 V Ström krävs av lysdioden: 3 milliAmps (mA) Strömförsörjningsspänning: 12 V Så situationen är: vi använder en 12 V strömförsörjning för att slå på lysdioden och varje färg ska få en spänning mindre än så. Vi måste använda motstånd för att minska spänningen som varje färg på lysdioden faktiskt ser. För att bestämma värdet av motstånd som behövs är det dags att konsultera Ohms lag. Till exempel för den röda färgen: Spänning = Ström * Motstånd…. Skriv om till resistans = spänning (fall) / strömresistans = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (värdet på 4 V är från 12V (strömförsörjning) - maximalt rött område (8 V)) Vi är inte klara än. Beroende på din motståndstyp (det vill säga dess storlek) kan endast en viss mängd ström försvinna av den. Om vi använder motstånd som inte kan släppa ut tillräckligt med energi kommer vi att bränna ut dem. Formeln för att beräkna effekten över motståndet kommer från Ohms lag: det är effekt = spänning * ström. Effekt = 4V * 0,3 A = 1,2 W Detta betyder att vi behöver ett 13,3Ω, 1,2 W (minst) motstånd för att se till att vår LED är säker. Problemet är att de vanligaste motstånden kommer i 1/4 W eller mindre. Vad ska man göra?! Genom att använda magin i att ställa in motstånd parallellt kan vi fixa problemet. Genom att kombinera fyra (1/4 W) motstånd parallellt lägger den totala effektförlusten upp till 1 W. (Helst skulle vi lägga till fem motstånd parallellt, men eftersom 1,2 W endast kommer att synas när det lyser till max, och gen vi använder lite mindre). Att lägga till motstånd parallellt får deras motstånd att minska proportionellt (vilket betyder att om vi kombinerar fyra 13,3 Ω motstånd parallellt kommer det totala motståndet bara att vara ~ 3 Ω) För att få rätt motstånd och effektförlust kan vi kombinera fyra 68 Ω 1/4W motstånd i parallell. Vi får detta tal genom att multiplicera 13,3Ω med fyra, vilket är ~ 53Ω och sedan ta det näst högsta standardvärdet för ett motstånd. Totalt sett: för att driva den röda färgen måste vi använda antingen ett 13,3Ω 1W -motstånd eller fyra 68Ω 1/4W -motstånd parallellt. Använd samma process för att beräkna motståndet som behövs för de andra färgerna. Sammanfattning av erforderliga kretskomponenter: 3 x 2N2219 transistorer 3 x 1kΩ motstånd 3 x 10 kΩ motstånd Röd: 4 x 68Ω 1/4 W motstånd Blå: 4 x 27Ω 1/ 4W motstånd Grönt: 4 x 27 Ω 1/4W motstånd

Steg 3: Kretsschema / Konstruera kretsen

Efter att ha gått igenom matematiken och samlat alla nödvändiga bitar är det dags att sätta ihop dem!

Ta först din strömförsörjning och bryt den anslutning den har i slutet och isolera ström- och jordledningarna. Lägg jordkabeln till en av brödbrädans skenor. Löd strömkabeln till lödningen de nödvändiga motstånden på lysdioden. Bygg sedan kretsen som anges på kretsschemat. Observera att alla grunder i kretsen (arduinojord, transistorjord, strömförsörjningsgrunder) måste anslutas ihop på något sätt.

Steg 4: Arduino -kod

Vi är nästan där! Dags att ansluta vår krets till arduino.

Koden här kör bara RGB -lysdioden genom en färgcykel (dvs. checkar ut hela regnbågen). Om du är bekant med arduino är detta inte alltför komplicerat. Denna kod var inte ursprungligen skriven av mig men jag kan ärligt talat inte komma ihåg var jag laddade ner den från; det var öppen källkod. Om jag kommer ihåg eller om någon känner till källan så citerar jag det gärna. Skissen klistras in nedan. Se bara till att stiftvärdena i skissen motsvarar stiften på arduinoen som används för att ansluta till lysdioden. Allt koden gör är att skicka ett individuellt värde (från 0 till 255) till var och en av LED -färgstiften. Om du vill att en specifik färg ska komma upp, kolla in ett RGB -färgschema // Kör en RGB -LED genom en färghjulscykel int ljusstyrka = 0; // hur ljus lysdioden är. Maximalt värde är 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup () {// förklara stift som en utgång: pinMode (RED, OUTPUT); pinMode (GRÖN, UTGÅNG); pinMode (BLÅ, UTGÅNG); } // från 0 till 127 void displayColor (uint16_t WheelPos) {byte r, g, b; switch (WheelPos / 128) {case 0: r = 127 - WheelPos % 128; // Red down g = WheelPos % 128; // Grön upp b = 0; // blå avbrott; fall 1: g = 127 - WheelPos % 128; // grön dun b = WheelPos % 128; // blå upp r = 0; // röd avbrott; fall 2: b = 127 - WheelPos % 128; // blå ned r = WheelPos % 128; // röd upp g = 0; // grön avbrott; } analogWrite (RÖD, r*2); analogWrite (GRÖN, g*2); analogWrite (BLÅ, b*2); } void loop () {displayColor (rad); fördröjning (40); rad = (rad+1) % 384; }

Steg 5: Lägga till fiberoptiska ledningar

Även om du inte slutför detta steg är det fina att vi nu har en fantastisk, ljus, helt anpassningsbar RGB LED. Jag valde att kombinera det med fiberoptik, men egentligen kan du göra vad du vill! Gör en söt strålkastare? Tänna en discokula? Så många möjligheter!

Jag köpte ursprungligen fem fot med 50 trådfibrer, 10 fot med 12 trådfibrer och 5 fot med 25 trådfibrer. Jag slutade med att klippa längden till hälften så att jag skulle få fler fläckar trots att trådarna själva var kortare. Jag valde att göra ett träd eftersom jag inte kunde montera dem genom en vägg. Tyllen limmades på väggen via gummicement (tyllet är ganska lätt, så tejp kan vara tillräckligt). Fibrerna träder genom tyllet till ett trädliknande mönster. Med en tom/uttorkad läskburk placeras lysdioden längst ner och fibrerna läggs till toppen av den. Den största frågan vid denna tidpunkt är att försöka se till att ljuset går igenom fibrerna istället för att bara gå ut genom toppen av läskburkan. Att linda fibrerna tätt i folie kan hjälpa, men jag föreslår att du testar vilken installation du tror kan fungera. Lägg ihop alla dessa bitar så har vi vårt träd!

Steg 6: Festtid

Inget annat att göra än att dimma lamporna, driva arduinoen och njuta av skenet från vår nya fiberoptiska installation!

Jag har också bifogat en video av installationen. Det ser bättre ut personligen, men du kan se det långsamt röra sig genom ett färghjul.