Drita e animuar dhe drita e natës: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:16

Duke pasur një magjepsje që kufizohet me obsesionin me dritën, vendosa të krijoj një përzgjedhje të PCB -ve modulare të vogla që mund të përdoren për të krijuar ekranet e dritës RGB të çdo madhësie. Pasi e bëra PCB -në modulare, unë ngeca në idenë e rregullimit të tyre në një gjashtëkëndësh për të krijuar një ekran 3D që mund të përdoret për të krijuar çdo gjë nga një dritë e thjeshtë e natës e dhomës së gjumit në një dritë të humorit që nuk do të ishte shumë e pavend ulur në një tryezë në një restorant të nivelit të lartë.

Sigurisht që forma të tjera mund të krijohen duke përdorur të njëjtat parime.

Këtu janë disa nga animacionet që aktualisht funksionojnë në dritë.

• Zjarri
• Shi
• Gjarpër (Retro)
• Lojë e Jetës
• Lëkundjet e formës valore
• Far
• Modele tjerrëse (Berber Shop)

Drita aktualisht është krijuar në dy madhësi - e Vogël (96 LED) dhe e Madhe (384 LED), por kjo mund të zgjerohet sipas kërkesës.

Furnizimet

LEDs WS2812B - AliExpress

PCB - ALLPCB

Furnizuesi i plastikës së zezë me prerje 3mm të zezë - fletë plastike

Filamenti i Printimit të Bardhë 3D - Amazon

Komponentët Elektronikë - Farnell / Newark

M3 Vidhat dhe ndarësit me fije - Amazon

Makine per ngjitjen e metalit

Furrë thotë dolli - Montimi i përbërësit të sipërfaqes

Hapi 1: Paneli i PCB -ve

Duke filluar udhëtimin, doja një sërë PCB të vogla që mund të strehonin një numër pikselësh LED dhe të bashkoheshin së bashku në një mënyrë shumë të thjeshtë pa pasur nevojë për tela ose lidhje shtesë. Kam dalë me një dizajn shumë të thjeshtë që lejoi që LED -të WS2812B të lidhen me zinxhirë së bashku dhe pastaj të kalojnë zinxhirin në PCB -në tjetër.

Kam krijuar tre PCB me dimensionet e mëposhtme të pikselëve.

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

Për këtë projekt vetëm dërrasat 4x4 dhe 8x8 përdoren për të krijuar dritat.

LED -të janë rregulluar në një rrjet prej 9mm në të dy dimensionet X dhe Y i cili është mjaft i lidhur ngushtë, por siguron hapësirë të mjaftueshme për të punuar kur merren parasysh lidhësit e skajit të PCB -së. PCB -të janë krijuar në mënyrë që kur lidhen së bashku të ruhet rrjeti LED 9mm. PCB -të janë thjesht të lidhura së bashku me anë të lidhjes që rrjedh nga një tabelë në tjetrën.

Çdo LED ka kondensatorin e tij 100nF për shkëputjen elektrike dhe për të ndihmuar në furnizimin me rrymë në LED sipas kërkesës.

Paraqitet skematika për tabelën 4x4 piksel të kompletuar me shtresat e sipërme të bakrit dhe bakrit për të ilustruar paraqitjen LED dhe paraqitjen e lidhësit buzë. Shenjat u shtuan në ekranin e mëndafshit për ta bërë të qartë drejtimin e transferimit të të dhënave midis lidhësve.

Pllakat gjithashtu shfaqin vrima montimi M3 në një hap prej 18 mm në 18 mm për të thjeshtuar montimin dhe për të forcuar lidhjet midis bordeve.

Shtimi i një fletë akrilike të bardhë qumështore 3 mm të prerë me lazer siç tregohet jep një efekt të bukur të shpërndarë në LED.

Pllakat u prodhuan me anë të aplikimit të pastës së saldimit në sipërfaqet e poshtme të montimit të sipërfaqes së bakrit duke përdorur një klishe. Më pas i vendosa përbërësit në tabelë duke kontrolluar orientimin e duhur para se të piqem në furrën time të thotë dolli që të rrjedhë saldimi. Unë kam mbuluar këtë lloj prodhimi të PCB me kosto të ulët DIY në disa nga ndërtimet e tjera të Instructables.

Paralajmërim - MOS Përdorni asnjë furrë që përdoret për ushqim për të gatuar PCB pasi kjo mund të çojë në ushqim të kontaminuar. Mora furrën time të thotë dolli PCB për 10 £ (15 dollarë) në eBay.

Hapi 2: Kontrolloni PCB

Me LED -të e bëra unë atëherë doja aftësinë për të kontrolluar LED -të nga një mikrokontrollues. Fillova të përdor një nano Arduino dhe kjo funksionoi shkëlqyeshëm, por unë doja të shtoja disa funksione të tjera në dritë dhe kjo u bë gjithnjë e më e vështirë për tu goditur në bordin Arduino. Prandaj vendosa të krijoj një tjetër PCB të personalizuar për të drejtuar dritën.

Këtu janë disa nga veçoritë që shtova në bordin tim të kontrolluesit.

• Mikrokontrollues me shpejtësi më të lartë me më shumë ROM dhe RAM.
• Niveli logjik FET për të më lejuar të ndez dhe fiken LED -të në nivel global - e dobishme kur ndizet dhe për funksionim me fuqi të ulët.
• Tampon me shpejtësi të lartë për të kthyer sinjalin 3V3 nga mikrokontrolluesi në 5V për të drejtuar LED -të.
• Ndërro për të lejuar përdoruesin të kontrollojë dritën.
• Transistor Foto - për të shkallëzuar shkëlqimin e LED -ve që i përshtaten niveleve të dritës së ambientit.
• Monitorimi i furnizimit me energji elektrike - për të siguruar që ne nuk jemi përpjekur të tërheqim më shumë rrymë sesa mund të sigurojë furnizimi me energji elektrike.
• Lidhës Bluetooth - HC05/HC06.
• Lidhës WIFI - ESP8266.
• Lidhës I2C.
• Lidhësi i Zgjerimit të Ardhshëm.

Skema për tabelën është treguar si dhe shtresat e bakrit të sipërme dhe të poshtme. Dokumenti i bashkangjitur BillOfMaterials liston komponentët që kam vendosur në PCB kontrolluese.

Një sensor i dritës është mjaft i rëndësishëm për dizajnin pasi shkëlqimi i LED -ve WS2812B shumë shpejt mund të bëhet shumë i dukshëm dhe madje i dhimbshëm në shkëlqimin e plotë. Të kesh një sensor drite lejon që shkëlqimi i LED të shkallëzohet automatikisht, që do të thotë se ekrani është gjithmonë i këndshëm për tu parë. E gjallë në një dhomë të ndritshme me diell dhe akoma e rehatshme për tu parë si një dritë nate në një dhomë të errësuar.

Përsëri për të ndërtuar tabelën pasta e saldimit u aplikua duke përdorur një klishe, përbërës të vendosur me dorë me piskatore dhe më pas të pjekura në furrën time të thotë dolli.

PCB mundësohet nëpërmjet një furnizimi me rrymë 5V, kjo mund të vijë direkt nga një PSU e llojit të rrjetit ose nëpërmjet një prizë karikuesi USB 2A.

Gjithashtu është treguar përpjekja ime e mëparshme duke përdorur një Arduino.

Hapi 3: Skeleti i printuar në 3D

Fillimisht kam bërë lodër duke përdorur fletë plastike të prera me lazer si difuzues, por kjo la një hendek mjaft të shëmtuar midis secilës prej paneleve. Përfundova duke shtypur 3D difuzorin përreth pasi kjo më lejoi të krijoja një mbështjellës të bukur pa probleme për gjashtë PCB -të LED. Gjithashtu më lejoi të zvogëloja shumë trashësinë e difuzorit i cili siguron një ekran të përgjithshëm shumë më të mprehtë.

Brenda, gjashtë PCB -të LED mbahen së bashku duke përdorur një skelet të printuar 3D. Ky skelet futet në vrimat e ndryshme M3 në PCB -të e ekranit duke i mbajtur ato në një model të bukur gjashtëkëndor.

Skeleti i printuar 3D gjithashtu përmban vrima për të lejuar që PCB -ja e kontrollit të montohet afër panelit të sipërm të prerë me lazer duke lejuar që çelësi të jetë i arritshëm dhe që sensori i dritës të marrë një lexim të mirë të nivelit të dritës së ambientit.

Me dërrasat në pozicion midis skeletit dhe difuzuesit, atëherë mund t'i bashkoj me lehtësi dërrasat së bashku duke bashkuar rrotullimin midis pllakave të lidhjes PCB. Filloj duke shtuar ngjitës në jastëkun më të largët dhe pastaj rrotulloj dritën në buzë të tij për të lejuar që graviteti të ndihmojë me aktin e rrjedhjes së saldimit në jastëkun ngjitur. Përsëriteni për tre lidhjet dhe më pas kaloni në lidhjen e bordit tjetër në bord. Në bashkimin e gjashtë midis PCB -ve unë bashkoj vetëm shinat e energjisë dhe tokëzimit duke e lënë lidhjen e të dhënave të palidhur. Kjo siguron dy rrugë rrethore të rrymës për secilën bord për të mbledhur fuqinë e tyre të ngjashme me atë se si funksionon një unazë kryesore për instalimet elektrike të brendshme të shtëpisë tuaj.

Gjithashtu duke përdorur printerin 3D janë disa ndarës për të lejuar që panelet e prera me lazer të sipërm dhe të poshtëm të mbahen mirë në vend.

Skedarët e printerit 3D u krijuan duke përdorur Sketchup dhe burimi është bashkangjitur.

Hapi 4: Pjesa e sipërme dhe e poshtme e prerë me lazer

Pjesët e prera me lazer janë forma shumë të thjeshta gjashtëkëndore me vrima në vendin e duhur për bulonat e montimit.

Paneli i sipërm përmban një vrimë të vogël për sensorin e dritës dhe një vrimë tjetër më të madhe për ndërprerësin. Ndërsa paneli i poshtëm përmban një vrimë për kabllon e energjisë USB, si dhe dy vrima të vogla për të lejuar që një brez lidhës të përdoret për të siguruar lehtësim të sforcimit të kabllit.

Vizatimet për këto pjesë përfshihen në skedarin Sketchup në hapin e mëparshëm.

Hapi 5: Firmware

Zgjodha pajisjen PIC24FJ256GA702 si mikrokontrolluesin tim kryesor pasi funksionon mjaft shpejt deri në 32MHz duke përdorur oshilatorin e tij të brendshëm dhe ka shumë memorie dhe RAM të programit në dispozicion për krijimin e animacioneve të këndshme.

Për të zhvilluar firmware -in kam përdorur Flowcode pasi më lejoi të simuloja dhe korrigjoja kodin kur shkova, gjë që ndihmoi në prodhimin e një kodi të mirë efikas që funksionon me shpejtësi të madhe. Flowcode është i disponueshëm falas i zhbllokuar plotësisht për 30 ditë dhe pas kësaj ju mund të zgjidhni të blini ose thjesht të regjistroheni përsëri në provë. Ajo gjithashtu ka një komunitet të bukur në internet që janë të gatshëm të bëjnë pjesë dhe të ndihmojnë nëse godas ndonjë mur gjatë rrugës. Duke thënë këtë, i gjithë programi kompjuterik mund të bëhet duke përdorur Arduino IDE ose të ngjashme, thjesht do të humbisni aftësinë për të simuluar.

Kam përdorur një PICkit 3 për të programuar PIC në bordin tim të kontrollit PCB. Kjo mund të integrohet në Flowcode kështu që përpilon dhe programon përmes PICkit me një klik të vetëm të miut, i ngjashëm me butonin e shkarkimit në Arduino.

Mikrokontrolluesi që zgjodha nuk kishte EEPROM në bord, i cili fillimisht ishte një problem pasi doja të ruaja modalitetin e animacionit të zgjedhur aktualisht. Sidoqoftë, ajo kishte një memorie flash të programueshme nga përdoruesi dhe kështu unë isha në gjendje ta arrija këtë funksionalitet në një mënyrë rrethrrotullimi.

Programi Flowcode që kam krijuar është i bashkangjitur. Dritarja e pronave ju lejon të zgjidhni madhësinë e bordit të ekranit të përdorur. dmth 4x4 ose 8x8 dhe kjo krijon një ngarkesë parametrash të tillë si numri i LED -ve etj. që më pas drejtojnë animacione të ndryshme në mënyrë që një program të mund të përdoret në të dy madhësitë e ekranit.

Ndërfaqja e përdoruesit për dritën është mjaft e thjeshtë. Shtypni çelësin për më pak se tre sekonda dhe drita kalon në modalitetin tjetër. Para fillimit të secilës mënyrë, indeksi i modalitetit shfaqet në secilin panel LED. Shtypni çelësin për më shumë se tre sekonda dhe drita fiket. Një shtypje e mëtejshme e çelësit do ta kthejë dritën përsëri dhe përsëri në modalitetin e zgjedhur të mëparshëm. Një humbje e energjisë në dritë do të rezultojë në ndezjen e dritës në funksionimin aktual kur të rikthehet energjia, përfshirë gjendjen e ndezjes/fikjes.

Këtu janë mënyrat e ndryshme të animacionit që drita mund të bëjë aktualisht me firmware -in e tanishëm.

1. Njolla me ngjyra - Ngjyra të përziera në unaza
2. Lojë e jetës - Simulimi i bazuar në formën e jetës
3. Modele tjerrje - Modele të animuara me 2, 3 ose 4 ngjyra
4. Gjenerator i valëve - Valë sinus me ngjyra
5. Ngjyra Fikse - Gjashtë panele individuale me ngjyrë që rrotullohen
6. Hije - Ngjyrat e panelit të animuar Të gjitha/Individuale
7. Fari - Paneli i vetëm rrotullues
8. Unaza - Unaza horizontale të animuara
9. Zjarri - Efekti i animuar i zjarrit
10. Shi - Efekti i shiut me ngjyrë të animuar
11. Fishekzjarret - Efekti i fishekzjarreve me ngjyrë të animuar
12. Zhvendosja - Efekti i rrotullimit të animuar
13. Gjarpri - Beteja të gjarpërit të animuar retro
14. Gjarpërinjtë - Gjarpërinjtë e animuar rrotullues
15. E rastësishme - Mënyrat 1 deri në 14 me kalim të ngadaltë (afërsisht 60 sekonda)
16. E rastësishme - Mënyrat 1 deri në 14 me kalim të shpejtë (afërsisht 30 sekonda)

Çdo mënyrë ka një ose më shumë elementë të rastësishëm duke përfshirë shpejtësinë e animacionit dhe parametra të tjerë. Disa mënyra gjithashtu përmbajnë elementë të rastësishëm që mund të zhvendosen ose ndryshojnë me kalimin e kohës duke lejuar animacione më dinamike. Për shembull zjarri ka një sasi të rastësishme të karburantit që shtohet në çdo cikël kjo sasi ka kufijtë e sipërm dhe të poshtëm të caktuar. Me kalimin e kohës, këto kufij mund të rriten ose ulen duke lejuar që intensiteti i zjarrit të mbushë ekranin ose të zhytet në pikselët e poshtëm.

Hapi 6: Lidhshmëria

Bordi i kontrollit është i lidhur me furnizimin me energji duke përdorur një kabllo USB A ose një kabllo me prizë DC, të dyja të cilat mund të blihen me çmime shumë të ulëta në faqe të tilla si eBay.

Bordi i kontrollit është i lidhur me prizën IN të palidhur të panelit të ekranit duke përdorur një lidhës të aksesueshëm të skajit dhe një kabllo servo fjongo standarde me 3 drejtime.

Pllakat e sipërme dhe të poshtme të prera me lazer mbahen më pas në pozicion duke përdorur bulona të kokës së tavanit M3 dhe ndarës të filetuar M3.

Përmirësimet e ardhshme

Të kesh opsionin për të shtuar Bluetooth dhe WIFI në bordin tim të kontrollit lejon përmirësime të ardhshme të tilla si azhurnimet e animacionit dhe integrimin e zgjuar me gjëra të tilla si Amazon Alexa përmes shërbimeve në internet siç është ITTT. Kjo është diçka që unë jam duke e hetuar aktualisht.

Do të ishte mirë të jeni në gjendje të vendosni ngjyrën e llambës, modalitetin e animacionit ose edhe të shfaqni një mesazh me tekst vetëm duke folur me ndihmësin tuaj inteligjent.

Faleminderit që shikuat strukturën time dhe shpresoj se ju kam frymëzuar që të ndiqni gjurmët e mia ose të krijoni diçka të ngjashme.

Vendi i dytë në konkursin Make it Glow