Левитирующая светодиодная лампа: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Вы когда-нибудь играли с магнитами и пытались заставить их левитировать? Я уверен, что у многих из нас есть, и хотя это может показаться возможным, если разместить его очень осторожно, через некоторое время вы поймете, что это на самом деле невозможно сделать. Это из-за теоремы Ирншоу, которая доказывает, что невозможно левитировать объект, используя только ферромагнитные материалы. Однако у нас есть обходной путь. Вместо того чтобы использовать магниты, мы будем левитировать лампу, используя иллюзию, называемую тенсегрити, создавая впечатление, что лампа парит!

Шаг 1. Расходные материалы

Для изготовления этой лампы необходимы самые разные расходные материалы:

Электроника:

• Плата Arduino Nano
• Провода перемычки
• Кольцо с 24 светодиодами
• Батарея 9В
• Разъем аккумулятора 9 В

Декоративные принадлежности:

• Картон (или дерево, если используется лазерная резка)
• Леска (подойдет любая, постарайтесь выбрать максимально прозрачную)

Другие:

• Резинка
• Пистолет для горячего клея
• Горячие клеевые стержни
• Паяльное оборудование
• Липучка

Шаг 2: соберите электронику

Сначала нам нужно собрать электронные детали. Это просто и можно сделать за несколько шагов:

1. Припаяйте разъем батареи 9 В к плате Arduino Nano. Это может быть немного сложно, но это важная часть успеха проекта, потому что недостаточная мощность, подаваемая на плату, приведет к ее неправильной работе. Подключите красный провод к контакту VIN, а черный провод - к одному из контактов GND на плате.
2. Припаяйте контакты к задней части светодиодного кольца. На этих 24 светодиодных кольцах обычно есть 4 места для пайки, но в этом проекте мы будем использовать только 3: DI, VCC и GND. Часть DO не будет использоваться в этом проекте. Припаяйте его так, чтобы провод был направлен в кольцо, так как внешняя сторона кольца будет скрыта за листом бумаги, но если перемычки припаяны в неправильном направлении, оно будет выступать из лампы.
3. Подключите провода к Nano. DI должен быть подключен к контакту D5, VCC подключен к 5 В, а GND к GND на светодиодном кольце и Arduino Nano соответственно.

И с электроникой покончено!

Шаг 3: Скульптура Тенсегрити

В этом проекте мы используем тенсегрити - термин, используемый для описания действия, связанного с использованием напряжения для удержания чего-либо на месте. Если вы просто хотите создать скульптуру, то вы можете скачать файл Adobe Illustrator, сделанный для лазерной резки, или посмотреть фотографию и вырезать ее из картона самостоятельно.

Если вы хотите понять, как это работает, продолжайте читать ниже!

В этой скульптуре тенсегрити используется леска, чтобы она больше походила на левитирующий объект. На аннотированной фотографии положение каждой из 6 строк выделено отдельным цветом. Более длинные красные - это те, которые удерживают верхнюю часть от падения. Назовем их «структурными линиями». Затем у нас есть синие линии, которые намного короче красных, удерживающие верхнюю часть вверх. Назовем их «линиями левитации».

В нашей скульптуре тенсегрити линии левитации - это те, которые удерживают структуру. Поскольку верхняя часть хочет опускаться из-за силы тяжести, линии левитации должны удерживать конструкцию вверх. Когда они прикреплены, они очень напряжены, удерживая верхнюю часть конструкции вверх. Один из них находится на двух из четырех сторон скульптуры, хотя теоретически одного достаточно, чтобы удерживать структуру.

Однако, если вы попытаетесь прикрепить только стропы левитации, вы заметите, что он легко падает. Это связано с тем, что верх крепится всего за две точки, что недостаточно для обеспечения устойчивой конструкции. Представьте себе качели. Он прикреплен одной линией, что позволяет ему свободно перемещаться. В нашем случае у нас есть верхняя часть, прикрепленная двумя точками, и две точки образуют линию, поэтому вершина нашей скульптуры тенсегрити, состоящая только из линий левитации, представляет собой просто качели.

Вот здесь и вступают в игру структурные линии. Эти линии также натянуты и удерживают конструкцию на месте. Если верх конструкции наклоняется в любом направлении, структурные линии в другом направлении будут удерживать конструкцию на месте, заставляя конструкцию становиться устойчивой.

Несмотря на то, что это похоже на волшебство, на самом деле за всей скульптурой есть много причин!

Шаг 4: Сборка конструкции

Пришло время собрать конструкцию, чтобы к ней прикрепили лампу. Эта часть относительно проста:

1. Найдите базовые части. Они всегда самые большие квадратные.
2. Наденьте части "руки". Убедитесь, что все они смотрят в одном направлении, если смотреть со своей стороны. Это гарантирует, что структура тенсегрити будет собрана, как задумано.
3. Наденьте одну из боковых частей. Это позволяет нам быть уверенным, что при приклеивании рычаг не слишком сильно продвигается внутрь, и гарантирует, что вся основа конструкции может быть выровнена.
4. Соберите остальную часть конструкции. Детали должны точно встать на свои места, и после некоторого склеивания вы получите то, что показано выше.

После этого пришло время соединить леску с конструкциями.

1. С помощью горячего клея приклейте по четыре отрезка лески к каждому из углов одной из частей конструкции. Убедитесь, что все они одинаковой длины.
2. Приклейте леску к соответствующим уголкам на другой конструкции. Мне было легче приклеивать, если вся конструкция ложилась, поэтому мне не приходилось держать ее руками.
3. Приклейте «линии левитации» на место. Отодвиньте верхнюю и нижнюю части как можно дальше, после того как клей остынет, и приклейте последние две лески между ними, соединив ручки конструкции.

Если вы зашли так далеко, тогда хорошая работа! Вы уже проделали большую часть работы:)

Теперь нам нужно собрать лампу. Эта часть действительно проста:

1. Приклейте светодиодное кольцо к круглому «колесу» с двумя отверстиями посередине. Убедитесь, что пластиковая опора для перемычек полностью находится внутри внешнего круга.
2. Склейте две круглые части вместе. Склейте первую деталь «колеса» полным кругом с двумя отверстиями посередине. Они составляют верхнюю часть нашей левитирующей лампы.
3. Привяжите батарею к последнему прямоугольному элементу. В этой части есть отверстие для батареи 9 В, и закрепите ее вместе с платой Arduino Nano резиновыми лентами. Помните, что здесь нельзя использовать клей: батарея в конечном итоге разрядится, и вам будет нечего использовать!
4. Возьмите лист бумаги B5 и приклейте его по краю лампы. Это работает как абажур, а также не позволяет зрителям видеть доску и батарею в лампе.
5. Из нижней части лампы может что-нибудь свисать. На нескольких своих фотографиях я пытался использовать короткие отрезанные кусочки соломы для создания эффекта люстры, но позже убрал их, потому что это мешало моим фотографиям. Вы можете проявить творческий подход к тому, что вы здесь разместили!
6. Приклейте верх лампы к последней детали колеса. Еще раз убедитесь, что все куски лески одинаковой длины.
7. Приклейте липучку к верхней части второго колеса и к нижней части верхней части конструкции. Это будет удерживать лампу на месте, пока она левитирует. Использование липучки позволяет снять его и заменить батарею, когда она вам понадобится.

Шаг 5: Кодирование

А теперь самое интересное: укажите, как должна выглядеть лампа! Я использовал здесь вращающийся свет RGB, но не стесняйтесь создавать все, что хотите, и проявляйте творческий подход!

Я знаю, что я объяснил каждую часть кода независимо в моем последнем руководстве, но на этот раз я включил все объяснения в комментарии в коде. Изучая код, не забывайте, что я создал: вращающуюся радужную лампу. Если этого объяснения недостаточно (я не знаю, как еще его объяснить), вы всегда можете вернуться к видео, включенному в начало. Вы можете увидеть код ниже или загрузить его по ссылке на веб-сайте Arduino Create ниже!

Arduino Создать ссылку

(Кроме того, если достаточное количество людей попросят меня объяснить код более подробно, возможно, я что-нибудь с этим сделаю …)

Levitating_Lamp.ino

#включают// включаем библиотеку для использования светодиодного кольца

# definePIN5 // вывод, к которому подключено светодиодное кольцо

# defineNumPixels24 // количество пикселей в кольце. есть кольца с 8 светодиодами, или вы можете использовать светодиодную ленту с Neopixels. Только не забудьте указать, сколько у вас светодиодов!

Adafruit_NeoPixel пикселей (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // объявляем световой объект, называемый пикселями. Код будет относиться к светодиодному кольцу следующим образом.

#defineDELAYVAL20 // определяет, как долго плата должна ждать перед поворотом источников света. Если вы сделаете это меньше, то цвета радуги будут вращаться еще быстрее.

int r [NumPixels]; // это красный цвет для всех светодиодов

int g [NumPixels]; // это зеленый цвет для всех светодиодов

int b [NumPixels]; // это синее значение для всех светодиодов

constint diff = 31; // это устанавливает значение яркости. Максимальное число - 31, но подойдет любое число x, где 0 <x <32.

/////// Устанавливаем начальное положение фонарей ////////

voidsetLights () {

int R = 8 * diff, G = 0, B = 0; // начальное положение всех светодиодов

for (int i = 0; i <8; i ++, R- = diff, G + = diff) {

r = R;

g = G;

b = 0;

}

for (int i = 0; i <8; i ++, G- = diff, B + = diff) {

g [i + 8] = G;

b [i + 8] = B;

r [i + 8] = 0;

}

for (int i = 0; i <8; i ++, B- = diff, R + = diff) {

r [i + 16] = R;

b [i + 16] = B;

g [i + 16] = 0;

}

}

/////// Завершаем настройку начального положения светодиодов ////////

voidsetup () {

pixel.begin (); // включаем объект пикселей

setLights (); // устанавливаем начальное положение светодиодов

}

int idx = 0; // устанавливаем начальное положение поворота светодиода

voidloop () {

/////// установить цвет каждого из светодиодов ////////

for (int i = 0; i <numpixels; i ++) = "" {

pixel.setPixelColor (i, pixels. Color (r [(i + idx)% 24], g [(i + idx)% 24], b [(i + idx)% 24]));

pixel.show ();

}

/////// завершаем настройку цвета светодиодов ////////

задержка (DELAYVAL); // ждем DELAYVAL миллисекунд

idx ++; // перемещаем поворот светодиодов на один

idx% = 24; // изменить значение на 24. Это ограничивает значение idx от 0 до 23 включительно

}

просмотреть rawLevitating_Lamp.ino, размещенный на ❤ на GitHub

Шаг 6: Завершите

Теперь пора включить лампу, приклеить липучку к конструкции и выключить свет: время показа. Не стесняйтесь вносить любые изменения, которые хотите, и делитесь со всем миром тем, что вы создали с помощью этого проекта!

Удачи и продолжайте исследования!