Светодиодная свеча с хлопушкой: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Стивен Б. Кирби, sbkirby, подписка на другие статьи автора:

О себе: Мои хобби - деревообработка, электроника, программирование, 3D-печать и изготовление опилок с помощью фрезерного станка с ЧПУ. Подробнее о sbkirby »

Три года назад я посмотрел «Мое новое пламя» МОРИЦА ВАЛЬДЕМЕЙЕРА, INGO MAURER UND TEAM 2012 в сувенирном магазине музея, и мне очень понравилась эта идея. Я надеялся воссоздать что-то завораживающее, приятное, функциональное и интересное для просмотра, но с небольшим поворотом. Я, конечно, не мог сделать ничего похожего на их прекрасное произведение искусства. Поэтому я создал версию светодиодной свечи с Клапером. Дважды хлопните в ладоши, чтобы включить или выключить свечу. Функция Clapper не является обязательной и может быть включена или выключена, если включена в сборку. Или эта функция может быть полностью исключена из сборки.

Вокруг моего дома семь штук, которые я использую как декоративные свечи и ночные светильники. Я держу их подключенными к зарядному устройству для сотового телефона 5 В постоянного тока для питания устройства и для подзарядки литий-ионного аккумулятора. Одной зарядки хватает примерно на 18 часов, что отлично подходит для аварийного освещения.

Примечание. Свеча на видео справа с крышкой не является свечой-хлопушкой.

Шаг 1. Детали и инструменты

Детали, необходимые для проекта:

• 1 штука Lumiere Candles Свеча из гладкой пластмассы - 6 "H x 3" OD
• 1 шт. Мини-плата Arduino Pro ATMEGA328P 16 МГц 5 В
• 1 светодиодная матрица Charlieplexed - 9x16 светодиодов - желтый [ID: 2948]
• 1 шт. Драйвер для светодиодной матрицы Adafruit 16x9 Charlieplexed PWM - IS31FL3731 [ID: 2946]
• 1 шт. Зарядное устройство Adafruit PowerBoost 500
• 1 литий-ионный аккумулятор 18650
• Держатель аккумулятора 18650, 1 шт.
• 1 тумблер SPST
• 1 шт. Заказная печатная плата
• Прозрачный акриловый пластик 6 мм

С Клаппером (необязательно):

• 1 шт. ATMEL / Microchip Technology DIP-8 ATTINY85-20PU
• 1 розетка DIP-8
• 1 шт. Твердотельное реле LCB710
• Модуль обнаружения звука высокой чувствительности - 1 шт.
• Резистор 220 шт.
• 1 шт. Субминиатюрный тумблер 2MS1T1B1M2QES ON / ON 3P-SPDT
• 1 шт. Заказная печатная плата

Инструменты:

• 1 шт. CP2102 Micro USB к модулю TTL UART, 6 контактов - ebay.com
• Паяльник

Шаг 2: Сборка акрилового основания

Используя прилагаемые векторные рисунки в формате PDF, можно создать траектории инструмента для вырезания акрила. Каждый файл PDF содержит верхнюю, нижнюю, две стороны и небольшой прямоугольник, который используется в качестве разделителя под звуковым модулем. Эта часть не нужна, если вы создаете версию этой светодиодной свечи без хлопка (без звука).

Я использовал концевую фрезу 1/8 дюйма для резки большинства деталей и выполнил чистовой проход с помощью концевой фрезы 1/16 дюйма. Концевая фреза 1/16 дюйма требуется для узких пазов по бокам и сверху.

Монтажные отверстия были обнаружены вручную и просверлены вручную. Перед сборкой необходимо просверлить некоторые отверстия. Например, отверстия для крепления платы PowerBoost.

Отшлифуйте и проверьте все детали. Я рекомендую использовать Plast-I-Weld для соединения деталей.

Примечание. Диаметр верха и низа должен соответствовать внутреннему диаметру (ID) полимерных корпусов свечей, которые вы покупаете.

Шаг 3: Схема с хлопушкой и без нее

Базовая схема светодиодной свечи состоит из батареи, переключателя, источника питания и печатной платы (PCB) свечи со светодиодной матрицей Charlieplexed, драйвером матрицы Charlieplexed и Arduino Pro Mini 5 В постоянного тока. Собранный вариант платы Candle Circuit Board можно увидеть выше. Единственное соединение с этой платой - 5 В постоянного тока, обеспечиваемое источником питания. Аккумулятор подключен к источнику питания PowerBoost, который может заряжать литий-ионный аккумулятор и обеспечивать защиту аккумулятора с низким напряжением. Источник питания также обеспечивает возможность включения или выключения свечи путем заземления соединения EN через переключатель.

Плата Clapper включает в себя твердотельное реле (LCB710) и микроконтроллер (ATTiny85) для обработки сигналов от звукового модуля и управления питанием печатной платы Candle. ATTiny85 запрограммирован на прослушивание двух громких одновременных звуков и включение или выключение реле. К сожалению, эта конфигурация не может отличить хлопок от других громких звуков, поэтому схема активируется, если любые два громких звука слышны одновременно.

Я установил разъем DIP-8 на печатную плату Clapper, чтобы упростить установку или удаление ATTiny85. Все остальные компоненты можно припаять к плате.

Для нормальной работы соедините контакты 1 и 2 разъема J1. Во-вторых, соедините контакты + & - платы Clapper с + & - платы Candle. Подключите 5V и GND источника питания PowerBoost к + и - соединений «PWR IN» печатной платы Clapper. Подключите миниатюрный тумблер SPDT к разъему "CLAPPER". Подключите полюс переключателя к C и двум другим соединениям по желанию. Наконец, подключите VCC и GND звукового модуля к + и - «SND MOD», а выход OUT - к выходу на плате Clapper.

Шаг 4: печатные платы

Прилагаю файлы Gerber, которые я создал с помощью KiCad, чтобы заказать две печатные платы. Недавно я заказал 10 печатных плат Candle Flame за 5 долларов. Так получилось, что я заказал вдвое больше плат за половину цены моего первоначального заказа в 2016 году.

Шаг 5: Сборка печатной платы

1. Установите штыревые разъемы с задней стороны печатной платы так, чтобы самая длинная часть выступала вперед. Не устанавливайте вилку в указанном месте.
2. Закрепите заголовки сзади и переверните доску. Припаяйте все контакты разъема на лицевой стороне печатной платы.
3. Обрежьте все штыри, как показано на фото, вплотную к плате.
4. Сориентируйте верхнюю часть светодиодной матрицы Charlieplexed, как показано на фотографии.
5. Переверните светодиодную матрицу и установите светодиоды ВВЕРХ и припаяйте модуль к контактам.
6. Припаяйте разъем к мини-плате Arduino Pro ATMEGA328P 16 МГц 5 В и припаяйте снизу печатной платы так, чтобы самая длинная часть выступала из верхней части печатной платы. Это будет использоваться позже для программирования Arduino. После пайки разъема я рекомендую поддеть пластиковую часть разъема со штырьков. Это связано с тем, что длина контактов будет обрезана перед установкой печатной платы в акриловую основу.
7. Переверните печатную плату назад, установите Ardiuno на контакты разъема и припаяйте.
8. Сориентируйте и установите матричный драйвер на контакты в верхней части задней панели и припаяйте.
9. Подключите модуль USB to UART TTL к контактам заголовка Arduino. 5 В постоянного тока -> VCC, GND -> GND, TX -> RX, RX -> TX.
10. Подключите USB модуля к ПК и откройте Arduino IDE для загрузки программы.

Шаг 6: Программы для Arduino Pro Mini и ATTiny85

Adafruit предоставляет учебное пособие по использованию светодиодной матрицы CharliePlexed и драйвера на подвеске Animated Flame Pendant. Я использовал тот же эскиз для своего Arduino Pro Mini, но изменил data.h на собственный огонь. В этом руководстве есть все, что вам нужно, чтобы начать работу с LED CharliePlexes.

ATTiny85 использует эскиз, который я нашел в Henry's Bench -Arduino Sound Detection Sensor: Tutorial and User Manual. Эта страница проведет вас через конфигурацию и настройку модуля звукового датчика и Arduino. Мой скетч (ClapperCandle_V2.ino) для ATTiny практически идентичен его примеру.

Шаг 7: Окончательная сборка

После сборки печатных плат их можно устанавливать на акриловую основу. Как упоминалось ранее, перед приклеиванием рекомендуется просверлить отверстия. Если вы строите версию Clapper, прямоугольная распорка, вырезанная ранее, находится сбоку от места установки звукового модуля. Это видно на фото выше. Плата Clapper устанавливается под звуковым модулем с той же стороны.

Подключите блок питания PowerBoost 500 к батарее и главному выключателю питания, а если плата Clapper не используется, подключите 5 В постоянного тока и заземление непосредственно к разъему PWR IN на плате Candle. В противном случае подключите выходное напряжение источника питания к клеммам + и - печатной платы Clapper. Подключите тумблер SPDT к разъемам «CLAPPER», как указано ранее, и подключите звуковой модуль к «SND MOD», как указано ранее. Соответствующие соединения (+ - TRG) платы Clapper подключаются к плате Candle. Соединение TRG ни к чему не подключено.

Проверьте свою проводку на соответствие схемам, а когда будете готовы, установите аккумулятор и включите его.

Свеча из смолы требует отверстия для кабеля micro USB для подключения к источнику питания. Поэтому я установил их на свой ЧПУ и вырезал отверстие на правильном расстоянии от дна.

НАСЛАЖДАЙТЕСЬ!

Финалист в конкурсе печатных плат