Charge of the Light Array: 3 steg

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

Detta är en uppsättning tomma burkar med hundmat, var och en med ett enda LED -ljus inuti och en färgad lins på öppningen. Lysdioderna styrs av rörelsedetektorer som utlöses av interaktion från betraktaren. Genom att använda lysdioder som en ljuskälla för var och en av burkarna är strömkraven låga. Kretsen använder en liten mängd komponenter för att driva lysdioderna, och den här instruerbara kommer att beskriva i detalj hur den använder rörelsedetektorer, transistorer, motstånd och lysdioder för att skapa den interaktiva ljusshowen. Jag är nybörjare inom elektronik och har bara nyligen skapade min första kretsdesign och byggde detta projekt med framgång. Alla som är intresserade av elektronik kan enkelt nå min expertis som en framgångsrik nybörjare genom att läsa och göra, min kunskap är att om du har råd med bättre verktyg är det vägen att gå. Som artist gör jag verkligen inte det vill marknadsföra en butik eller produkt över en annan, men mitt samhälle har inte det bästa urvalet av butiker där jag kan hitta bra elektroniska komponenter, så jag listar Radio Shack som bara "Shack", ersätt med din favoritbutik eller leverantör. Komponenter: 64 hundmatburkar (tvättade) 32 gröna 10 mm Superljusa lysdioder (www.evilmadscientist.com) 32 blå 10 mm Superljusa lysdioder (www.evilmadscientist.com) 50 'anslutningstråd (elektronisk matning, gissning eftersom jag inte räknade med användning) 10 cederträpaneler (järnaffär) 2 aluminiumvinkelstång (järnaffär) 2 aluminiumstänger 1/16 tum tjocka (järnaffär) 8 1/4 w 1K-motstånd (fäste) 8 PNP-transistorer (fäste) 8 DP-001 rörelsedetektorer (www.glolab.com) 8 Fresnel -linser (www.glolab.com) 5 'värmekrympslang (för en professionell slutprodukt uct, koordinerade färger är coola) 1 9V 800ma strömförsörjning (Shack) 1 switch (Shack) 1 rund PCB (Shack) 31 mässing #8 skruvar (Järnaffär) 31 mässing #8 muttrar (Järnaffär) 31 mässing #8 brickor (Järnaffär) 32 glaslinser (Originalidén var för papper, veläng och glimmer eller någon form av siluettmaskering) 1 Förlängningssladd Verktyg: Varm limpistol (bättre än gaffatejp) Trådavlägsnare (lita inte på tänderna, verktyget på bilden här är det bästa verktyget för jobbet) lödkolv (fuska inte dig själv här, jag blev bättre med ett bättre järn) lödning (fluss) Värmepistol (bara nödvändigt om du värmekrympar dina trådlödare) hjälpande händer (valfritt men mycket föreslagen) förstoringsglas (tillval) Brödbräda (valfritt, men nödvändigt verktyg för alla som är seriösa med elektronisk kretsdesign) 1 39K motstånd (känslighetsprogrammering DP-001) 1 2,7K motstånd (uppehållsprogrammering DP-001) 1 borr1 multi-borr (ett måste över en vanlig borr) 1 skruvmejsel 1 hammare (tillval, krossning av en tå tar bort tristessen och ted typ av lödning 64 lysdioder med 128 ledare) 1 Bromsok eller skala 1 trälim 2 långa skruvklämmor Elektriska anmärkningar: Vcc = källa positiv Vdd = FET positiv, strömförsörjningen ger positiva till detektorn, NFET-transistorn på DP-001 ger ett positivt värde vid terminalen kallar vi detta VddVss = källnegativ. Som konstnär som huvudsakligen arbetar med oljor och nyligen i mer högteknologiska stycken har jag också velat införliva lite grönt i mitt arbete. Jag har två mopsar och de verkar gilla att äta varje dag, vilket leder till slöseri med matbehållare, så jag började spara burkarna för ett framtida projekt som jag visste att jag skulle komma på när jag hade en större samling. En annan konstnärsvän, som arbetar i smält glas, nämnde att det fanns en juried show som hade "samarbete" som tema, och vi bestämde oss för att arbeta med ett konstverk tillsammans. Det var ett perfekt tillfälle att använda de hundmatburkar som bosatte sig i mitt garage. Med så många burkar var det uppenbart att stycket måste ha formen av någon form av en array, som lyser upp av betraktarens rörelse. Vi träffades på ett lokalt kafé och jag la upp min plan, namnet på verket kom lika naturligt som naturen själv, en mängd ljus med en elektrisk laddning. Här är en snabb beskrivning av arbetet och processen för att skapa detta konstverk.

Steg 1: Bygga ramen

Cedertavlorna hittades på en lokal järnaffär och var avsedda för beklädnadsskåp. Kostnaden var billig $ 23 dollar för 12 plankor; de var perfekta för projektet. De valdes också för färg och form med en extra fördel av den lilla cedarraromen.

Först slipades plankans yta och belades med en platt Varithane för att förhindra att de lockar till sig fett och smuts genom hantering och för att få fram cederträets färg. Plankorna är 3,75 "breda och 48" långa, perfekt för att matrisen ska passa inom brädden och höjden på plankorna och skapar perfekt avstånd för en kvadratisk matris. Hundfoderburkens diameter är 3 "och det var enkelt att hitta en hålsåg i den här storleken. Jag mätte plankornas mittlinje och sedan avståndet mellan mitten av två plankor sida vid sida. Med hjälp av denna mätning placerade jag hålen längs den vertikala linjen av plankorna för att skapa en fyrkantig uppsättning burkar. Detta gav mig lite utrymme på toppen och botten av stycket, för att balansera stycket horisontellt, tillsattes två tomma plankor, en på varje sida av matrisen. Borra hålen för burkarna med 3 "hålsåg, slipa hålet och testa burken i hålet för att testa öppningen. Limma ihop panelerna med en liten mängd trälim och kläm ihop, låt torka över natten. Jag ville att burkarnas ändar skulle vara jämna och basen så att de bara skulle sticka ut genom panelens baksida med bara 1 ". Använda staplar av hålbitarna som borrades ur plankorna för att jämna ut den färdiga panelen med framsidan nedåt så att var och en kan sticka ut 1 "genom baksidan. Med hjälp av den heta limpistolen placerades en limpärla runt basen på varje burk som fäst dem på panelen. För att ge stycket tillräckligt med styrka så att panelerna inte skulle spricka och separera vid hantering, var plankorna också bundna på toppen och botten med en platt aluminiumstång och en bit vinklad aluminium. Den platta stången kunde lämnas utanför, men jag ville ha styrka och har varit känd för att överutveckla då och då. Linjera först stången och vinkelkonsolen med panelens kant, kläm därefter ett enda hål genom den vertikala mittlinjen på varje planka, en på toppen och en på botten. Knyt ihop dem med mässingsskruvarna, muttrarna och brickorna. För att lägga till styrka i denna applikation, en pärla av varmt lim ner längden på staplarna och plankorna. Jag satte också en liten varm limpärla vid basen av varje mutter för att hålla dem på plats; ramen är klar. Förbered sedan burkarna. Det inre av burkarna var en grå färg som absorberade ljuset från lysdioden, för att få mer av ljuset att träffa linserna för att studsa runt, uppnåddes detta genom att måla insidan av burkarna med markörfärg. Orsaken till valet av markerad färg berodde på dess munstycke, som är utformat för att peka ner mot marken så att munstycket är rakt vilket gör det enkelt att måla insidan av burkarna. Jag ville också att färgerna skulle skifta något så jag valde en röd, grön, blå, vit och gul färg; vid den här tiden var utseendet och färgen inte känd för mig eftersom min vän var upptagen med att göra dem medan jag byggde ramen och elektroniken. För att borra hålen i burkarna skapade en standardborr en burr, som var för svår att rensa och som också gjorde hålet avlångt när det grävdes bort. Genom att använda en stegborr är hålet rent eftersom denna borr kommer att fräsa hålets kanter när det borrar och gör ett perfekt runt hål i rätt storlek för lysdioderna. Därefter mätte jag diametern på affärsänden på DP-001, så att jag kunde borra hål i panelen så att de kunde kika igenom; valde en motsvarande borrstorlek och lade upp ett cirkulärt mönster för hålen. Detta var för att behålla den konsekventa likheten med cirklar. Med alla burkar målade, borrade och installerade i ramen är det dags att arbeta med elektroniken.

Steg 2: Elektronisk design

Förstå att jag är en nybörjare inom elektronisk design, om några av mina tolkningar om komponentoperationer är felaktiga, vänligen lägg upp en kommentar så att läsaren kan hitta klarhet. Likaså var trådavdriververktyget det mycket värdefulla verktyget på arbetsbänken, det kan rädda dina tänder om det är din vana, och kan rädda ditt förnuft när du tar bort hundratals trådar; detta är ett billigt verktyg, men ett bra verktyg. Innan vi lägger till all elektronik är det bättre att skapa en design och sedan testa kretsens funktion. Avlödning är inte vägen till framsteg och du kan slösa bort många bra delar på det sättet. Första verksamheten är att beräkna komponenternas värden och definiera kretsens effektbehov. Den första komponenten är rörelsedetektorn DP-001, som har ett effektbehovsintervall från 4v DC till max 15v DC, vilket ger oss ett bra intervall att arbeta med. Kretsen kommer att driva 65 lysdioder och varje lysdiod är klassad för att dra 20mA av nuvarande max. 65 x.020A = 1,3A (64 lysdioder i burkar och 1 för ett lampa), strömmen som behövs för DP-001 är låga 45 mikroampere eller.000045A x 8 = 00036A, vilket är ett mycket lågt effektbehov. valde en 12v 800mA likströmstransformator, insåg att jag inte tänkte ha alla lysdioder på samtidigt, och ingen kommer någonsin att vara på länge, det här har gott om ström. Nu när vi vet vilken effekt som kommer att driva lysdioderna, måste vi beräkna storleken på begränsningsmotstånden som hindrar lysdioderna från att brinna ut samtidigt som de håller dem så ljusa som möjligt. Detta är en enkel uppgift att använda Ohms lag för att avgöra hur mycket motstånd varje LED behöver för att hålla sig sval och ljus. Lysdiodens specifikationer säger att den maximala strömmen inte får överstiga.020A (20mA). Du kan trycka på detta värde för att göra dem ljusare om "på" varaktigheten är tillräckligt kort. Beräkna motståndet som behövs, ta spänningen och dela den med maxströmvärdet. 12v DC /.020mA = 600 ohm. Jag ville få mest ljus från varje lysdiod så ett motstånd på 470 ohm valdes. Kom ihåg att lamporna inte lyser kontinuerligt, så faran för att bränna dem är liten, plus 470 är nära 600. För att kontrollera hur mycket ström kommer dras genom lysdioden om vi använder ett 470 ohm motstånd vi delar 12v med 470 ohm till lika med.0255mA, en skillnad på.0055mA, vilket är försumbar. DP-001 rörelsedetektorer kan bara sjunka 100ma ström, så kör alla 64 Lysdioder från en modul fungerar inte, plus att de alla tänds på en gång, vilket skulle vara mindre effektivt och lite tråkigt. Om vi delar de 64 lysdioderna med 8 och använder 8 DP-001-detektorer som varje kör 8 lysdioder för en total ström på 160ma per detektor är det fortfarande för mycket för DP-001 som har ett max sjunkningsvärde på 100mA. 2N3906-specifikationen säger att den kan sjunka från 10 mikro-ampere till 100 milli-ampere, men jag skulle hellre riskera en transitor än rörelsedetektionsmodulen. Hur jag väljer en transistor som fungerar i vår krets: Det finns två grundläggande typer av omkopplingstransistorer som vi kommer att titta på, en NPN- eller PNP -transitor. NPN- och PNP -beteckningen beskriver deras portar och funktion. Jag valde ett PNP-motstånd för allmänna ändamål, 2N3906, det behöver inte släppa ut mycket värme och är väl lämpad för detta projekt. Transistorer har tre kontakter som kallas basen, kollektorn och sändaren. De slås på av en spänning som avkänns vid basen, vilket öppnar grinden och tillåter mer ström att flöda mellan kollektorn och sändaren. positiv spänning på 0,7v eller mer och stängs av under detta värde. PNP är förspänd och slås på när basen känner av en låg spänning under.07v och slås på över detta värde. Lysdioderna slås på genom att använda terminalen från DP-001 för att slå på transistorn som gör att ström kan flöda genom lysdioderna. DP-001 matar ut en "hög" vid utgångsterminalen och går "låg" mot negativ när rörelse detekteras. En snabb notering om PNP- och NPN -transistorer, jag kommer inte att gå in på konstruktionen av dessa komponenter, bara det faktum att de beter sig motsatt eftersom de är partiska motsatta. NPN -transistorn leder ström mellan kollektorn och sändaren om det finns en positiv spänningsvärdesskillnad mellan basen och sändaren, medan PNP leder ström mellan kollektorn och sändaren om basen känner av en lägre spänning mellan basen och sändaren. Vi kan inte använda en NPN -transistor eftersom den är omkopplad när det finns en "hög" på basen med avseende på sin emitter. Kom ihåg att DP-001 går "lågt" när rörelse detekteras. Så jag valde att använda PNP-transistorer eftersom de utlöses av en "låg" på basen med avseende på sändaren, så att ström kan flöda genom transistorn när terminalen på DP-001 går "låg" med detektering av IR-rörelse. Kretsen nedan är en enkel krets som visar hur systemet kommer att fungera. För att lägga till ytterligare 7 detektorer, motstånd och lysdioder är allt vi behöver göra att kopiera denna design åtta gånger. att det fungerar som planerat och komponenterna inte brinner upp i ett moln av blå rök. Vi behöver inte ström för att strömma genom terminalutgången på DP-001 och genom basen på 2N3906-transistorn, vi behöver bara ha en logisk växling mellan "hög" och "låg", för att minska strömmen genom basen på transitoren lägg till ett 1k ohm motstånd (r1) vid utgången på DP-001-terminalen och basen på 2N3906-transistorn. Innan LED -anoden kopplas till transistorn placerar vi ett strömbegränsande motstånd (r2) med ett motståndsvärde på 470 ohm mellan de två komponenterna. När DP-001 inte detekterar rörelse kommer dess utgångsterminal att vara "hög" (Vdd) och detta höga värde kommer att avkännas vid basen av vår transistor, vilket blockerar strömflödet mellan kollektorn och sändaren. När DP-001 känner av rörelse kommer utgångsterminalen att gå "låg" (Vss) och transistorn slås på och låter ström flöda mellan kollektorn och sändaren och tända LED: n, 470 ohm motståndet kommer att begränsa värme som orsakar ström genom lysdioden.

Steg 3: Bygg kretsen

Jag föreslår att du investerar i minst en medelstor brödbräda, det är det bra verktyget för en kretskopplare. Först testade jag den enkla konstruktionen med DP-001, begränsningsmotstånd, omkopplingstransistor och LED. När detta fungerade som planerat byggde jag omkopplingskretsen med alla åtta transistorer och motstånd och kopplade dem alla för ett sista test.

Den enkla kretsen testades, när IR -rörelse passerade framför detektorn lysde lysdioden. Vid denna tidpunkt var det dags att lödkablar till alla lysdioder, sedan koppla alla detektorer med deras positiva (röda), negativa (svarta) och terminalutgångar (gröna). För att spara utrymme på kretskortet placerade jag strömbegränsningsmotståndet (r2) i linje med tråden som var bunden till kollektorsidan av transistorn. Bilderna nedan visar kretskortet "blomma", lägg märke till de gula och röda linjerna, var och en har ett strömbegränsande motstånd (r2) in-line och täckt med värmekrympning. Förbered nu de 64 lysdioderna med alla sina positiva och negativa ledningar; det är här hammaren kommer till nytta för att lindra tristess, välj att krossa en tå eftersom du behöver dina fingrar för att avsluta arbetet. Kopplade ihop alla åtta detektorer, transistorer, lysdioder, jag kopplade dem på brödbrädet, med en våg av handen, åtta lysdioder vinkade på och sedan av. Det var dags att koppla ihop allt. Eftersom varje detektor kommer att driva åtta lysdioder skapade jag ett mönster av LED -grupper som såg till att sprida lysdioderna som skulle lysa upp av någon detektor. Knyt ihop alla positiva ledningar från en grupp med 8 lysdioder tillsammans. Nu a ta de åtta grupperna av negativa leads och knyta dem alla till den gemensamma grunden på strömförsörjningen. Varje LED -grupp klippdes till transistorernas kollektor; positivt och marken var knuten till kretskortet. Transistornas sändarsida var direkt bunden till Vdd och kollektorsidan bunden till lysdiodens anod genom begränsningsmotståndet medan lysdiodens katod var bunden till marken. Kretsprovet fungerade; nästa del var att varmlimma alla lysdioder i sina burkar, bibehålla en ordnad kabeldragning. Kretsblomman var bunden på baksidan av matrispanelen till en metallfäste med på baksidan av panelens dragkedjor. Därefter knöt jag varje grupp med 8 lysdioder positiva ledningar till kollektorn av en transistor på blomman. Lim sedan in alla rörelsedetektorer i hål som borrats tidigare, var noga med att använda god trådhantering för att förhindra att kabelnätet kommer ifrån dig. På framsidan av matrispanelen varmlimmade jag Fresnel -linserna framför varje detektor. När Fresnel -linserna väl var på plats ökade känsligheten hos detektorerna märkbart. 12V DC -strömförsörjningens väggtransformator monterades sedan på panelens baksida med den positiva ledningen knuten till strömbrytaren och den andra änden kopplad till kretsblommans positiva anslutning. Blommans och rörelsedetektorns jordledningar var bundna till systemets gemensamma mark. Förlängningssladden fästes med dragkedja ordentligt på transformatorn med slipsar för att förhindra att någon dragning av sladden kopplar bort strömmen. Strömställaren monterades på panelens bakkant med varmt lim. Jag använde några rördragningsremmar för att hänga upp denna bit på väggen (första bilden), de var tillfälliga och valdes för att behålla likheten mellan cirklar i den övergripande designen. De har redan bytts ut D-ringar och dörrstoppar för att stå panelen bort från väggen. Det här stycket är väldigt roligt att spela med, när tittaren rör sig runt, mönster av lätt dans med rörelsen. I framtiden kan jag köra om det här stycket genom att lägga till en mikrokontroller och charplexa lamporna och göra coola mönster när det inte rör sig under en viss tid.