Adresserbara mjölkflaskor (LED -belysning + Arduino): 12 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:47

Gör PPE -mjölkflaskor till snygga LED -lampor och använd en Arduino för att styra dem. Detta återvinner ett antal saker, främst mjölkflaskorna, och använder en mycket låg strömförbrukning: lysdioderna tappar tydligen mindre än 3 watt men är tillräckligt ljusa för att se. Bland annat ville jag se om jag kunde göra en elektroniskt ljus känns mer människovänligt än de flesta, och hittade roterande styrenheter är ett bra sätt att göra detta. PPE -mjölkflaskor ger ett billigt men estetiskt tilltalande sätt att sprida LED -belysning. Speciellt om du kan hitta fina runda:) Modding ett föremål med LED -belysning är inte bara miljövänligt, utan också mycket enklare än att bygga ett hus från grunden. Eftersom lysdioder är små kan du placera dem nästan var som helst, och de producerar inte mycket värme så länge de sprids ut och körs med rätt spänning. Denna instruerbara kommer främst att behandla fysisk design och produktion, och jag är antar att du har en grundläggande kunskap om att skapa elektroniska kretsar och LED -belysning. Eftersom de exakta lysdioderna och strömförsörjningen du använder förmodligen kommer att variera kommer jag bara att gå in på grunderna i min krets när det gäller specifikationer. Jag ska också försöka peka dig på användbara resurser och förklara mer om Arduino mikrokontroller och kod som säger att de ska arbeta i följd. Elektroniken i grundläggande LED -belysning är riktigt enkel, liknar grundskoleelektronik, så kommer förmodligen inte tar lång tid innan du tar upp det alls.

Steg 1: Verktyg och material

För att tillverka lamporna själva behöver du: PPE -mjölkflaskor Ark med 3 mm klar akryl2 -ledarkabel (eller högtalarkabel gör det - det kan vara ganska lätt eftersom det bara tar cirka 12v och mycket lite ström, beroende på hur du designar lysdioderResistorerLödare VärmekrympslangEn gammal transformator (väggvårta till amerikaner), plus uttag+plugg för att följa med. steg 2) Blandade små borrar Junior bågsåg (beroende på vad du använder som hus) Skruvmejslar Trådavdragare Sidoskärare/trådklippare Lödkolv Multimeter Tredje hand (avgörande för lödning av komponenter tillsammans) Avlödning av veken (om du bärgar komponenter från andra enheter) Krokodilklämmor (för testa/prototyper). Du kanske också vill göra något slags boende för dem. Jag har provat olika sätt att hänga upp dem och slog mig ner på en böjd del av PVC -rör, hängd från taket med hål som borrats för kablarna. Jag försökte också häfta dem i taket. Du kan också hänga dem genom en bräda monterad i taket, från ledningen, eller till och med göra hål i själva taket för att rymma trådarna och driva dem från ett loft. Steg 5 visar och talar om några av dessa alternativ. Ovanstående är allt du behöver för att göra några lampor som fungerar med en grundläggande på/av -omkopplare. För att ge dem mer avancerade funktioner som blekning eller sekvensering behöver du också en mängd komponenter som transitorer och en mikrokontroller: Arduino miniMini USB -adapter för ovan, eller FTDL USB till huvudledning. visas nedan men mer om dem och hur de fungerar tillsammans i steg 6. Det finns också en kapsling för switchbox, som kan vara vad du vill. Jag såg en härlig rund sakramentslåda i Japan -rummet på British Museum, men de ville inte låta mig ha den. I slutändan använde jag en vit kartonglåda av plast eftersom den passar så bra med temat:) Med en sådan krets på plats finns det alla möjliga saker du kan programmera en arduino att göra med den. Jag gillar kinetisk belysning, men jag tycker att blinkande julbelysning etc. är skrymmande och mekanisk. Deras regelbundenhet och konsistens är kall och ovälkommen (det måste krävas arbete för att skapa den naturalistiska glimten av goda julbelysning). Jag vill inte ha något flashigt (bokstavligen). Jag vill ha en enda, analog kontroll för lamporna som känns väldigt mänskliga, som helt enkelt sekvenserar hur de slås på och av. Kod för det, i kombination med en fin känsla urtavla och en estetiskt tilltalande aluminiumratt gör detta till en tilltalande leksak.

Steg 2: Skär och borra Perspex

Först och främst kommer vi att skära några perspex -skivor för att gå in i locken på mjölkflaskorna, sedan borra hål genom vilka vi kan montera lysdioderna och kabeln. När du använder hålskäraren borra du i en träbit. Att pressa ditt material mot något sådant medan du skär hjälper till att hålla bakkanten snygg. Mjukt trä låter dig också veta när du har gått hela vägen, eftersom du verkligen kan känna hur borrbiten förändras när det når träet. När dina skivor är klara gör du hål i alla dina mjölkflaskor för att matcha mitten Du måste också borra hål redo för ledningar och lysdioder. Vad du exakt gör här beror på vilken typ av strömförsörjning du kommer att använda och vilken typ av kretsar du vill ansluta till den. Min använder tre lysdioder per ljus, som jag ordnade jämnt runt skivan. Du behöver ett par hål för att passera benen på varje lysdiod och två hål som är tillräckligt stora för att passera de två trådarna på din kabel. (Se bilden för förklarande anmärkningar.) Jag använde inte en mall eller något för detta, jag gjorde det bara för ögat med en batteriborrare, några små bitar och tålamod. Ibland skulle två hål vara lite för långt ifrån varandra eller nära varandra för LED -benen, men så länge du är försiktig kan en liten böjning passa dem. Om detta inte är meningsfullt ännu, oroa dig inte, nästa steg bör göra det klart.

Steg 3: Montera lysdioder

Nu, släpp lysdioderna genom hålen, var noga med att observera polaritet. Vi kommer i princip att kedja dem, med varje negativt ben på en LED som ansluter till det positiva benet på nästa. Hur många tusensköna så här, om det alls beror på spänningen på strömförsörjningen du använder. Min är 12v, och mina lysdioder har en framspänning på 3,3, så 9,9 volt på tre lysdioder är det maximala som min strömförsörjning klarar. De behöver också ett motstånd för att få kretsen upp till 12v. Du bör definitivt ha ett motstånd på varje flaska, för om du inte gör det kommer lysdioderna att brinna ut eller åtminstone bli heta (och ljusare). Jag försökte detta med en tidig prototyp, och de sprang tillräckligt varmt utan ett motstånd för att smälta PPE på flasklocket. Du kan använda den här praktiska LED -kalkylatorn för att räkna ut vad du ska göra med din egen krets:.org/led.wiz Skärmen från den i det här steget visar exakt de värden jag arbetade med och den resulterande kretsen (motstånden läggs till i nästa steg). När dina lysdioder är genom hålen och du är säker på att polariteten är rätt, börja vrida ledarna tillsammans som visas i bildföljden för detta steg. Ledningarna närmast kabelhålen lämnas orörda, eftersom de kommer att lödas till kabeln snarare än varandra. Fortsätt att göra detta med dem alla, se till att bara ansluta positivt till negativt istället för pos-pos eller neg-neg. Jag såg också till att hålla alla dessa lampor konsekventa. När man tittar ner på dem går strömmen alltid in till vänster och sedan medurs runt lysdioderna som jordas genom det vänstra hålet.

Steg 4: Lödkomponenter

Nu måste vi lödda allt på plats. Först och främst, löd alla dina par tvinnade ledningar ihop, klipp sedan av överflödet. Nästa, remsor längder av elkabel och trä dem sedan genom kabelhålen du borrade i varje skiva. Vik kablarna runt LED -ledningarna, med strömförande (brun) till den långa (positiva) ledningen på LED -strängen. Rulla kopparen runt ledningarna, löd den på plats och klipp igen av eventuellt överskott. Dubbla kabeln tillbaka genom mitthålet och skjut sedan flasklocket ner på ledningen och över skivan. I andra änden, löd ett motstånd med rätt värde (i mitt fall 120 ohm) till den positiva kabeln. Längden på dina kablar beror på hur du ska hänga dina lampor. Som du kan se på den slutliga bilden av detta steg, valde jag att använda ganska korta flexlängder, eftersom jag visste att jag skulle foga dem till längre längder och göra hus som skulle dölja lederna. Det är också lättare att arbeta med 12 kortare längder, snarare än 12 mycket längre.

Steg 5: Brytare och höljen

Vid denna tidpunkt har du en uppsättning lampor monterade i mjölkflaskor och utformade för att fungera med en viss strömförsörjning. PPE -flaskorna, när du har märkt och tvättat dem, kommer bara att skruvas tillbaka i locken och fungera som snygga diffusorer. Du kan nu ansluta lamporna med en enkel omkopplare, som jag gjorde först, eller välja att göra något mer komplext, som att köra dem med samma strömförsörjning men också en mikrokontroller för att få dem att göra mer intressanta saker. På grund av tidsbegränsningar har jag haft dessa lampor runt som en prototyp i olika utvecklingsstadier i cirka 18 månader, och på den tiden har jag monterat dem på två olika sätt med tre olika kopplingsboxar. Jag eftermonterade dem också med några bättre lysdioder, som gav ett något blåare ljus och hade diffusa hus. I stället för att detaljera varje steg i varje iteration, har jag lagt ett urval av bilder i detta steg med anteckningar som illustrerar var och en av dem. denna instruerbara kommer att behandla det senaste (och coolaste) sättet jag har valt att använda dem: Monterad i plaströr och styrs individuellt.

Steg 6: Mikrokontroll, komponenter, rensning

Ok, så bra. Vi har fungerande mjölkflasklampor nu. Men on-off-kontroll är inte särskilt intressant. Vad sägs om dimning och sekvensering? För detta behöver vi en mikrokontroller, och jag ska använda en Arduino. Vi kommer också att behöva en massa komponenter för att arbeta med det, varav några ska jag rensa och återvinna från gammal hårdvara. mycket nybörjare i den här typen av saker): https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimilaOch köpte en av dessa plus en USB -adapter för att gå i själva ljuset: https://arduino.cc/en/ Main/ArduinoBoardMini Om du inte redan har hört talas om dem är Arduinos vackra små prototypplattformar som gör att du billigt kan börja lära dig om mikrokontroller. Programmeringsspråket som används för att berätta vad de ska göra är också ganska tillgängligt. Det finns stor referens på Arduino -webbplatsen och ett gäng bra nybörjarnivåer av Limor Friedman: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/So I måste göra om min krets, mer komplex för att rymma en arduino mini. Jag vill att den ska kunna slå på och stänga av dem enligt en avläsning från en roterande potentiometer, vilket innebär att transistorer införs i kretsen för att arduino ska utlösa som omkopplare. Arduino går också på 5v, så jag måste producera en reglerad 5v -strömförsörjning från min befintliga 12v om jag inte använder två väggvorter. LM317T passar räkningen; genom att använda bara några motstånd med den (detaljerad senare) kan jag få den att driva ut rätt mängd spänning för arduinoen. Här är lite referens om LM317T: https://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htmJag har inkluderat några bilder på komponenterna nedan, som faktiskt kommer att bilda en ganska enkel krets. Jag har också inkluderat några bilder på en gammal förstärkare jag fick från en lokal marknad för 2 pund. Den har vackra aluminiumrattar som sannolikt skulle kosta mer än 2 pund vardera, och en hel massa fina potentiometrar och tjocka omkopplare för start. Att ta bort från gammal utrustning kan få dig några riktigt fina gamla komponenter för nästan ingenting. Se bilderna för några tips.

Steg 7: Transistorkrets

Jag kan inte bara slå lamporna genom arduinoen, eftersom de går på 12v och Arduino går på 5v. Transistorer gör att jag kan använda en mindre ström för att slå på och stänga av en mycket större, utan att steka Arduino. med en Arduino någon gång. Eftersom jag använder NPN -transistorer, som går på jordänden av kretsen, måste jag separera alla dessa kablar och börja splitsa de +12v -enheterna tillsammans. Med hjälp av högtalarkabel höll jag fast vid konventionen att den svart randiga sidan av varje par skulle vara levande, medan slät skulle vara jord. Att göra och hålla fast vid sådana här konventioner är viktigt för att inte gå vilse senare. Det var min avsikt att försegla den igen med vit gaffertejp, med ledningar och arduino inuti, men det här gick lite fel som du kommer att se senare. Först var att testa min krets. Transistorn har tre stift: en kollektor, spänning ut och bas. Basen är den som Arduino kommer att prata med genom ett 1K -motstånd, kollektorn tar ström från jordanslutningen och spänningen går ut till jorden. Testet fungerar. Mer information om hur du använder transistorer med Arduinos här: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (Notera 1K -motståndet mellan Arduino och basstiftet där) här är också en primer på transistorer: https:// www.mayothi.com/transistors.html Så i princip:

• Lödmotstånd mot transistorns basstift
• Separat jordanslutning för varje ljus och nummer så att du kan hålla dem i en begriplig ordning.
• Skarva ihop alla spänningsanslutningar för lamporna tillsammans, krymper över skarvarna när de är klara (Detta är verkligen viktigt, eftersom ledningarna kommer att packas tillbaka i röret skulle det vara för troligt för dem att stänga av ljuset när de är packade om de var inte ordentligt isolerade). Bygg ihop skarvarna till en enda anslutning för +12v.
• Löd kollektorn för varje transistor till jordanslutningen för varje ljus och värmekrympar den också.
• Använd korta trådbitar för att skarva ihop alla transistorsändare och bygga ner dem till en enda jordanslutning.

Därefter kommer de att anslutas för att kommunicera.

Steg 8: Kommunikationskablar

Klipp och ta bort 12 kablar till lödning till motstånden på transistornas basstift. Det här är kablarna som arduino använder för att prata med transistorerna. Glöm inte värmekrympningen. När kablarna är på plats, löd dem till stiftuttag för att passa stifthuvudena på Arduino Mini. Jag använde stift 4 - 13 och stift AD0 (14) och AD1 (15) som de 12 utgångsstiften för att byta transistorer. Du hittar pinout för Arduino Mini här: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMiniOm du lödar dina comms -ledningar till stiftuttagen i rätt ordning ska de anslutas direkt till arduino och fungera som tänkt … min gjorde. Puh. När uttagen är färdiga, trä dem genom rörets ände för tillfället, tillsammans med de spänningsförande och jordade anslutningarna som du skarvade tidigare.. Du kan berätta för arduino att ställa in en enda stift högt hela tiden, sedan använda en ledning från den för att röra stiftet för varje ljus i tur och ordning.

Steg 9: Spänningsreglering

Eftersom lamporna går från en 12v -strömförsörjning måste det finnas en spänningsregulator som sänker den till 5v för arduinoen. Ange LM317T, som ger en utspänning beroende på motstånden du förstärker den med. Skillnaden mellan ingången och utgången kastas som värme, så ibland behöver dessa IC: er en kylfläns. Här är en handledning om LM317: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.htmland här är en praktisk miniräknare: https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/När jag har hittat de rätta värdena för att få den att spänna ut 5v för Arduino, löd jag, värmekrympning och test. 5.07v kommer ut, inte dåligt. Nu vet jag att det fungerar, jag kan lödda det i huvudpaketet med kablar, ta 12v, gå till jorden och ha en tredje utgång som går till arduino. Jag startar ett annat headeruttag och sätter 5v -linjen på den som motsvarar 5v -stiftet på arduino. Jag ansluter också jord från arduino på samma uttag också. Nästan dags att testa det.

Steg 10: Programmering

Jag måste skriva lite kod för att testa med först, och för att ladda upp den till Arduino måste jag koppla ihop en brödbräda för att ansluta USB -adaptern till Arduino Mini. Se guiden till Arduino mini här: https:// arduino. cc/sv/Guide/ArduinoMini och pinout för USB -adaptern här: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBAfter att ha testat blinkande sekvenser med koden etc. Jag bestämmer mig för något som den felsökade och tweakade koden vid slutet på detta instruerbara. Lägg också märke till hur krokodilklipptesterna blir snyggare ju mer lödning som görs. Det är typ av tillfredsställande, och också mycket värt att testa att varje ljus fortfarande fungerar i varje steg. Att testa enbart i slutet kommer att göra dig förvirrad och inte veta var du ska börja om du har problem.

Steg 11: Kablar och växellåda

Nu till kontrollerna. Eftersom jag vill att kontrollerna ska vara åtskilda från ljuset behöver jag lite kabel. Kretsen behöver ström- och jordanslutningar, och potentiometern behöver tre anslutningar. En av dessa kommer att vara live från Arduino, en med anslutningen till den analoga stift som arduino kommer att använda för att läsa potten. Den andra är jord, så det betyder att jag behöver bara fyra kärnor som går upp till ljuset. Eftersom jag inte har någon fyrkabelkabel vrider jag ihop två långa högtalarkablar. Inte perfekt, men inte dåligt. Du kan enkelt göra detta som visas på bilderna nedan genom att zip -binda ändarna på två kabellängder, sätta ena änden under något tillräckligt tungt för att hålla den och sedan fläta kablarna själv. tom vit plastmoo -kartong som jag har haft ett tag. Några av komponenterna, till exempel eluttaget, återvinns också från tidigare projekt. Ett ändlock och några dragkedjor fungerar som dragavlastning vid den ljusa änden av kabeln. Jag börjar markera lådan för grytan och sätter sedan på att ansluta kablarna i den ljusa änden. Genom att ta bort det ena paret men inte det andra när de är sammanflätade gör det det enkelt att identifiera dem. En av de avskalade kommer att gå till marken på potentiometern i switchboxen, en kommer att gå till +12v vid eluttaget. De andra två kommer att vara signalkablar anslutna till de andra stiften på potten. I andra änden går en av dessa till den analoga stift som koden säger till arduino att ta en avläsning från, och en till +5v. Återigen, all värme krympte när de var på plats. Bilderna borde visa dig bättre hur jag gjorde min switchbox, vilket nästan gick katastrofalt fel. Jag försökte limma den först, och plasten verkar vara ogenomtränglig för superlim … till slut sorterade jag den med hjälp av ett par gummikuddar inuti lådan och satte sedan ett par PC -foderskruvar i alla lager i lådan för att hålla dem tillsammans och håll grytan på plats. Eluttaget behövde också en dragkedja eftersom jag inte hade några muttrar för att passa tråden på den.

Steg 12: Sekvenserat ljus

Färdiga! Fler bilder och video kommer, och koden bifogas nedan. Det visade sig att ledningarna var för stora för att alla skulle gå tillbaka i röret, vilket är olyckligt. Det betyder att LM317 och arduino båda sticker ut ur toppen av röret eftersom det är så packat med ledningar och komponenter. Squashing dem i någon ytterligare började få det att bete sig oregelbundet, så jag kommer att lämna dem utanför. Eftersom det kommer att hänga i taket tvivlar jag på att de kommer att märkas särskilt mycket. Men jag skulle ha velat komma med en lösning som förblev snygg medan den rymde alla kretsar, men det fungerar inte som jag vill. Den enkla analoga kontrollen känns tilltalande mänsklig. Observera i koden att siffrorna där saker och ting slås på och av inte har enhetliga skillnader? Det beror på att krukan jag använde visade sig vara Log snarare än Linjär, så att fördelningen av trösklarna jämnt resulterade i att all aktivitet klämdes upp i ena änden av krukans resa.

Första priset i Epilog Challenge