Дышите: гаснущие сказочные огни в стеклянном блоке: 6 шагов

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

На Рождество в этом году я решил использовать стеклянный блок, ШИМ-контроллер и несколько светодиодных ниток, чтобы подарить жене красочный подарок.

Шаг 1: Детали

Вот детали, которые вам понадобятся.

Микроконтроллер

Он не должен быть чем-то особенно большим, быстрым или иметь много контактов (вам нужны только 2 контакта данных для соединений I2C). Я использовал Adafruit Trinket M0, потому что он маленький, мне нравится этот формат, и я хотел научиться работать с CircuitPython.

16-канальная секционная плата PWM

Существует много подобных типов плат PWM, в том числе от Adafruit. Даже если у вашего контроллера много доступных выводов PWM, я бы все равно не пытался питать все ваши нити оттуда, а вместо этого выбрал бы отрывную плату: светодиоды могут потреблять намного больше тока, чем позволяет контроллер. Большинство контроллеров защищают от этого, но некоторые могут действительно сгореть. Лучше всего использовать откидную доску.

Гирлянды

Есть много, много цветов, типов и длин гирлянд, доступных по дешевке, даже некоторые с подсветкой RGB. Они стоят около 1 доллара за прядь плюс-минус. Мне нравится, когда каждая прядь одного цвета, потому что так легче контролировать эффекты. Вот один из вариантов на Amazon. Каждая нить поставляется с собственным брелком с батарейками для монет и переключателем. Вы не сможете запитать больше нитей, чем количество устройств, поддерживаемых вашей платой PWM (в моем случае, 16).

Стеклянный блок

Вы можете найти разные виды стеклоблоков в магазинах для рукоделия и даже в хозяйственных магазинах. Я не рекомендую покупать их в Интернете, потому что они слишком дороги (вероятно, из-за их веса). Они бывают плоскими, волнистыми, прозрачными, рассеянными, цветными, разных размеров и т. Д. Они очень красивые, но также хрупкие, скользкие и очень, очень тяжелые. Убедитесь, что тот, который вы получаете, имеет продолговатое отверстие с одной стороны и пластиковую вставку, которая выскакивает и закрывает это отверстие.

Если вес или размер стеклянного блока является проблемой, подойдет практически любой прозрачный контейнер. Вы даже можете использовать (чистую, сухую) бутылку вина или ликера, стеклянный шар, большой бокал для шампанского или другую прозрачную емкость. Однако я бы использовал что-то довольно большое, так как, на мой взгляд, эффект лучше, когда контейнер большой. Если вы отойдете от стеклянного блока, вам придется пропустить или импровизировать некоторые шаги инструкции.

Пластиковый корпус для схемотехники

Мне нравится собирать всю свою электронику в одном месте. Выберите свой любимый корпус размером примерно 2 дюйма на 4 дюйма на 1 дюйм (например, этот от Amazon), но, если вы собираетесь следовать этому примеру, убедитесь, что он достаточно мал, чтобы удобно поместиться на внешней стороне блока, но достаточно большой, чтобы вместить контроллер, плату ШИМ и провода.

Что я действительно хотел использовать, так это полую деревянную основу, на которой мог бы стоять блок. К сожалению, я не смог найти ни одного из них, да и времени на его изготовление не было. Вы даже можете полностью отказаться от корпуса и просто вставить контроллер и откидную плату в стеклянный блок, если вас не волнует, как это выглядит.

Адаптер 5 В / 2 А или аккумулятор

Большинство плат PWM имеют МАКСИМАЛЬНОЕ значение 6 В, поэтому поддерживайте напряжение ниже этого, например, около 5 В (например, на Amazon). Кроме того, я бы не стал намного меньше, чем 2А, потому что светодиоды требуют совсем немного. Вы также можете попробовать аккумуляторную батарею.

Для простоты я всегда подключаю все к разъемам 5,5 мм / 2,1 мм.

Разные детали

Также вам понадобятся: выключатель (для круглых выключателей проще просверлить отверстия), гнездо бочкообразного разъема (под разъем адаптера), коммутационные провода, гнезда, винты, болты, гайки, паяльное оборудование, диагональные фрезы, дрель, горячий клей. пистолет, серебряный маркер и т. д.

Шаг 2: Подключите контроллер и плату ШИМ

Вы можете следовать этим инструкциям, чтобы подключить контроллер и плату ШИМ. Соедините контакты SCL и SDA на каждом устройстве друг с другом. Вы должны запустить линию Vout от платы PWM к входу питания контроллера, а Vout контроллера - к выводу Vcc платы PWM.

Нет необходимости в схеме или даже в макете, так как вы можете использовать соединительные провода для соединения штыревых контактов одного устройства с штыревыми контактами другого.

Затем вам нужно каким-то образом временно подключить 5 В постоянного тока к блокам входных винтов платы ШИМ. Если у вас есть настольный блок питания, подключите его. В противном случае вам нужно будет спаять гнездо, которое соответствует разъему адаптера (используйте вольтметр, чтобы убедиться, что вы правильно припаиваете положительный и отрицательный полюсы) и проложите провода к блокам входных винтов.

Шаг 3: Подготовьте Волосы Света Феи

Мы не собираемся использовать батарейные брелки. Однако, прежде чем разрезать провода, убедитесь, что вы нашли крошечный резистор, припаянный последовательно между батареей и первым светодиодом. НЕ обрезайте его (другими словами, он должен оставаться с прядью, а не с брелком). После этого используйте свой любимый острый инструмент, например, диагональный нож, чтобы отделить брелок аккумулятора от жилы. Я предпочитаю оставлять один-два дюйма провода на стороне брелка аккумулятора, чтобы его можно было использовать снова в будущем. Пока не беспокойтесь о том, какой провод положительный, а какой отрицательный. Хотя это всегда важно при работе со светодиодами, что удобно для нас, на данном этапе это не имеет значения. У купленных мною жил в любом случае есть светло-серая полоса на плюсовом проводе. Не волнуйтесь, если ваш нет.

Плата PWM имеет 16 кластеров по три контакта: заземление, 5 В и сигнал, поэтому для каждой цепи потребуется собственный кластер из 3 гнездовых разъемов для соответствия. Мы собираемся использовать только внешние контакты (земля и сигнал), поэтому после того, как вы вырежете кластер из длинной полосы заголовка, просто вытащите средний (ненужный) контакт женского заголовка. Припаяйте провода каждой жилы к внешним контактам одной группы розеток.

После того, как вы припаяли каждую жилу, вы должны протестировать ее. Я сделал это, включив контроллер и плату ШИМ, а затем загрузив временную программу, которая просто включает все 16 наборов контактов.

Если вы используете контроллер CircuitPython (например, M0 Trinket), Adafruit предоставляет отличное руководство по запуску, обновлению и программированию платы. Как только это будет сделано, и плата будет подключена через USB-кабель к вашему компьютеру, вы можете записать и сохранить файл с именем «code.py» в корневом каталоге платы контроллера. Встроенное программное обеспечение контроллера выполнит программу python в code.py. Простая программа, которую я использовал для тестирования нитей, прилагается ниже под названием test_code.py. Вы должны переименовать его в code.py и скопировать в корневой каталог Trinket M0.

Если вы не используете CircuitPython, вам следует использовать Arduino IDE или какой-либо другой способ запрограммировать контроллер для отправки сигналов, необходимых для переключения всех портов PWM на полный вывод.

Когда программа загружена, протестируйте цепь, надев ее женский заголовок на любой набор контактов PWM. Если прядь не светится, снимите ее, переверните и снова наденьте. Если и это не помогло, перепаяйте провода и попробуйте еще раз. Как только прядь загорится, вы должны каким-то образом отметить положительную («сигнальную») сторону жатки, чтобы вы знали, как правильно ее надеть в следующий раз. Я использовал серебряный маркер, чтобы отметить положительные стороны каждой протестированной жатки.

После того, как вы проверили пайку, вам нужно изолировать точки пайки, нанеся одну или две капли горячего клея на оголенный провод, припой и металл. Я решил использовать горячий клей (а не термоусадочную трубку), потому что он прозрачный, как и провода. Это не только позволяет избежать коротких замыканий, но и стабилизирует и укрепляет соединение, поэтому вероятность его сгибания и поломки снижается.

Когда все жилы припаяны, протестированы и изолированы, вы сможете надеть ВСЕ разъемы на контакты платы ШИМ, и ВСЕ жилы должны загореться. Порядок цветов не имеет значения для этого прототипа.

Шаг 4: подготовьте стеклянный блок и корпус

Как я уже писал выше, в стеклянном блоке должно быть продолговатое отверстие, а также должна быть какая-то жесткая пластиковая вставка, которая встает на место, чтобы закрыть отверстие. Прежде всего, вы должны решить, в какую сторону будет ориентирован блок, а значит, с какой стороны будет корпус: слева, вверху или справа. Я решил поставить его справа. Я хотел, чтобы переключатель находился сзади, а разъем адаптера - снизу.

Теперь мы должны прикрепить наш корпус электроники к этой вставке.

Нам нужно продеть два (или более) маленьких болта через две пластмассовые детали, чтобы прикрепить один к другому. Пока вставка вставлена в стеклянный блок, прижмите к ней корпус так, чтобы они были по центру. Склейте их вместе. Осторожно извлеките вставку и корпус из блока, не меняя их взаимного положения. Определитесь с двумя точками, которые будут хорошо скреплять две части вместе. Найдите безопасное место, чтобы положить их, и просверлите по 2 отверстия в обоих. Снимите ленту, разорвите их и прочистите отверстия. Снова соедините их, протолкните болты, установите и затяните гайки.

Теперь, когда корпус можно прикрепить к стеклянному блоку, нам нужно, чтобы нити проходили через него. Я использовал сверло с очень большим отверстием и просверлил отверстие в центре задней части корпуса. У моей вставки уже было большое отверстие в центре. Если у вас нет, просто просмотрите оба.

Теперь вы должны подготовить переключатель и розетку адаптера. Просверлите отверстия соответственно. Мне пришлось использовать шлифовальный дремель, чтобы расширить отверстие для переключателя. Для отверстия переключателя также потребуется небольшая канавка, поэтому воспользуйтесь напильником или острым и прочным ножом. Протолкните переключатель (он встанет на место). Протолкните домкрат и установите шайбы и гайки наружу; затянуть.

Найдите черный и красный провод 20 AWG. Припаиваем провода к розетке адаптера; внутренний штифт положительный, а внешний корпус отрицательный; используйте вольтметр, чтобы выяснить, какой контакт совпадает. Я люблю вставлять плюсовой (красный) в переключатель, но это не имеет особого значения. Зачистите свободные концы провода и проверьте, вставив разъем адаптера, включив и проверив напряжение. Если есть проблема, распаяйте и при необходимости перепаяйте. Также убедитесь, что напряжение равно нулю, когда переключатель выключен.

Поместите контроллер и плату ШИМ в корпус. Вставьте провода питания в блоки винтов платы ШИМ: красный к плюсу и черный к минусу.

Шаг 5: вставьте пряди в блок

Отключите адаптер.

Вставив вставку в стеклянный блок, медленно протолкните нить через отверстие корпуса в блок. Просто позвольте ему естественным образом закручиваться, когда вы осторожно толкаете его, не пытаясь сильно контролировать. Когда он войдет достаточно глубоко, наденьте разъем на набор контактов платы ШИМ, стараясь правильно выровнять положительную сторону. Повторите для каждой пряди. По мере того, как в блоке становится все теснее, пряди будут более искусно наматываться и закручиваться друг вокруг друга.

Когда заголовок последней жилы будет вставлен на контакты платы ШИМ, подключите адаптер и включите его. Все пряди должны загореться. Если некоторые этого не делают, еще раз проверьте ориентацию заголовка пряди на штырях. Также проверьте паяные соединения, возможно, что-то сломалось. Исправьте то, что необходимо, пока не загорятся все пряди.

Закройте корпус электроники крышкой и закрутите ее. Поскольку вставка блока довольно легко выскакивает из стеклянного блока, я подумал, что было бы неплохо закрепить ее лучше, поэтому я использовал для этого упаковочную ленту.

Шаг 6: дышите

Теперь нам нужно написать более интересную программу для фонарей.

Подключите контроллер обратно к компьютеру.

Мое название этой части - «Дыши», поэтому я хотел, чтобы пряди казались «дышащими», затем выдыхались, а затем останавливались на случайное количество времени, прежде чем снова дышать, каждая прядь работала независимо от других. Ниже приведен скрипт на Python, который дает результат, который мне понравился. скопируйте это на доску, чтобы увидеть, как это работает. Во что бы то ни стало, поэкспериментируйте с разными шаблонами, таймингом, паузами, вспышками и т. Д., Чтобы сделать то, что вы считаете красивым.