Заряд световой решетки: 3 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Это набор пустых банок из-под корма для собак, каждая с одним светодиодом внутри и цветной линзой на отверстии. Светодиоды управляются детекторами движения, срабатывающими при взаимодействии со зрителем. Использование светодиодов в качестве источника света для каждой из банок снижает энергопотребление. Схема использует небольшое количество компонентов для управления светодиодами, и в этой инструкции будут подробно описаны способы использования детекторов движения, транзисторов, резисторов и светодиодов для создания интерактивного светового шоу. Я новичок в электронике и только недавно создал свою первую схему и успешно построил этот проект. Любой, кто интересуется электроникой, может легко достичь моего уровня знаний как успешного новичка, читая и делая, и я усвоил одну крупицу мудрости: если вы можете позволить себе более качественные инструменты, это правильный путь. хочу продвигать один магазин или продукт по сравнению с другим, но в моем сообществе не самый лучший выбор магазинов, где я могу найти хорошие электронные компоненты, поэтому я указываю Radio Shack как просто «Shack», заменяя его на ваш любимый магазин или поставщика. 64 банки с собачьим кормом (промытые) 32 зеленых сверхярких светодиода 10 мм (www.evilmadscientist.com) 32 синих 10 мм сверхярких светодиода (www.evilmadscientist.com) 50-футовый соединительный провод (электронное питание, предполагаю, поскольку использование не учитывалось) 10 кедровые панели (Строительный магазин) 2 алюминиевых уголка (Строительный магазин) 2 алюминиевых стержня толщиной 1/16 дюйма (Строительный магазин) 8 резисторов 1/4 Вт 1K (лачуга) 8 транзисторов PNP (Shack) 8 Детекторов движения DP-001 (www.glolab.com) 8 линз Френеля (www.glolab.com) 5 'термоусадочная трубка (для профессионального наконечника uct, согласованные цвета крутые) 1 блок питания 9 В, 800 мА (шек) 1 переключатель (шек) 1 круглая печатная плата (шек) 31 латунный винт № 8 (хозяйственный магазин) 31 латунная гайка № 8 (хозяйственный магазин) 31 латунная шайба № 8 (Строительный магазин) 32 стеклянные линзы (первоначальная идея заключалась в использовании бумаги, пергамента и слюды или любой другой формы маскировки силуэта) 1 Удлинитель Инструменты: пистолет для горячего клея (лучше, чем клейкая лента) Инструмент для зачистки проводов (не полагайтесь на зубы, инструмент, изображенный здесь - лучший инструмент для работы) паяльник (не обманывайте себя, я стал лучше с лучшим утюгом) припой (флюс) Тепловая пушка (необходима только в том случае, если вы термоусаживаете припои для проводов) руки помощи (необязательно, но очень важно рекомендуется) увеличительное стекло (необязательно) Макетная плата (необязательный, но необходимый инструмент для тех, кто серьезно относится к проектированию электронных схем) 1 резистор 39 кОм (программирование чувствительности DP-001) 1 резистор 2,7 кОм (программирование задержки DP-001) 1 сверло 1 многоразмерное сверло (обязательно по сравнению со стандартным сверлом) 1 отвертка 1 молоток (необязательно, разбивание пальца ноги устраняет скуку и тед способ пайки 64 светодиода со 128 проводами) 1 штангенциркуль или шкала 1 клей для дерева 2 длинные винтовые зажимы Электрические примечания: Vcc = положительный сигнал источника Vdd = положительный полюс на полевом транзисторе, источник питания обеспечивает положительный сигнал на детектор, транзистор NFET на DP-001 выдает положительное значение на терминале мы называем это VddVss = источник отрицательным. Как художник, работающий в основном с маслом, а в последнее время с более высокотехнологичными работами, я также хотел добавить немного зеленого в свою работу. У меня есть два мопса, и они, кажется, любят есть каждый день, что приводит к потере пищевых контейнеров, поэтому я начал копить банки для какого-то будущего проекта, который, как я знал, я придумаю, когда у меня будет большая коллекция. Другой друг-художник, который работает с плавленым стеклом, упомянул, что была выставка с участием жюри, тема которой была «сотрудничество», и мы решили вместе поработать над произведением искусства. Это была прекрасная возможность использовать те консервные банки с собачьим кормом, которые стояли у меня в гараже. При таком большом количестве банок было очевидно, что произведение должно иметь форму некоего массива, который освещается движением зрителя. Мы встретились в местной кофейне, и я изложил свой план, название произведения было таким же естественным, как сама природа, массив света, использующий электрический заряд. Вот краткое описание работы и процесса создания этого произведения искусства..

Шаг 1: Создание каркаса

Кедровые панели были найдены в местном хозяйственном магазине и предназначались для облицовки шкафов. Стоимость была недорогой - 23 доллара за 12 досок; они идеально подходили для проекта. Они также были выбраны по цвету и форме с дополнительным преимуществом легкого аромата кедра.

Сначала поверхность досок отшлифовали и покрыли плоским Varithane, чтобы предотвратить притягивание жира и грязи при обращении с ними и подчеркнуть цвет кедра. Доски шириной 3,75 дюйма и длиной 48 дюймов идеально подходят для матрицы, чтобы соответствовать ширине и высоте досок, создавая идеальное расстояние для квадратной матрицы. Диаметр банки с собачьим кормом составляет 3 дюйма, и найти кольцевую пилу такого размера было несложно. Я измерил осевую линию досок, а затем расстояние между центрами двух досок, расположенных рядом друг с другом. Используя это измерение, я расположил отверстия по вертикальной линии. досок, чтобы создать квадратный массив банок. Это дало мне немного места сверху и снизу детали, чтобы сбалансировать кусок по горизонтали, были добавлены две пустые доски, по одной с каждой стороны матрицы. Просверлите отверстия для банки с помощью кольцевой пилы 3 дюйма, отшлифуйте отверстие и проверьте банку в отверстии, чтобы проверить отверстие. Склейте панели между собой небольшим количеством столярного клея и скрепите вместе, дайте высохнуть в течение ночи. Я хотел, чтобы концы банок были ровными, а основание - таким образом, чтобы они выступали через заднюю часть панели всего на 1 дюйм. Используя стопки отверстий, просверленных в досках, чтобы выровнять готовую панель лицевой стороной вниз. так что каждый может выступать на 1 дюйм через спину. С помощью горячего клеевого пистолета на основание каждой банки нанесли полоску клея, закрепив их на панели. Чтобы придать детали достаточно прочности, чтобы панели не растрескались и не расслоились при обращении с ними, доски также были связаны вместе сверху и снизу с помощью плоского алюминиевого стержня и куска алюминия под углом. Плоский стержень можно было не использовать, но я хотел силы и, как известно, время от времени перерабатывал. Сначала выровняйте планку и угловой кронштейн с краем панели, закрепите зажимом, затем просверлите одно отверстие через вертикальную осевую линию каждой доски, одно сверху и одно снизу. Свяжите их латунными винтами, гайками и шайбами. Чтобы добавить прочности этому нанесению, нанесите полоску горячего клея по всей длине брусьев и досок. Я также нанесла небольшую полоску горячего клея на основание каждой гайки, чтобы они оставались на месте; каркас готов. Далее подготовьте банки. Внутренняя часть банок была серого цвета, которая поглощала свет от светодиода, чтобы больше света попадало на линзы, чтобы они отражались, это было достигнуто путем окрашивания внутренней части банок маркерной краской. Причина выбора краски для маркеров заключалась в том, что ее сопло было направлено вниз, на землю, поэтому сопло было прямым, что упрощает покраску внутренней части банок. Я также хотел, чтобы цвета немного сместились, поэтому я выбрал красный, зеленый, синий, белый и желтый цвета; в то время внешний вид и цвет были мне неизвестны, так как мой друг был занят их изготовлением, пока я строил раму и электронику. Чтобы просверлить отверстия в банках, обычное сверло создавало заусенцы, которые было слишком трудно очистить, а также делало отверстие продолговатым после удаления заусенцев. При использовании ступенчатого сверла отверстие становится чистым, потому что оно будет фрезеровать края отверстия при сверлении, создавая идеальное круглое отверстие подходящего размера для светодиодов. Затем я измерил диаметр рабочего конца DP-001, чтобы просверлить отверстия в панели, чтобы сквозь них можно было заглядывать; подобрали сверло соответствующего размера и разложили круговой узор для отверстий. Это должно было сохранить постоянное сходство с кругами. Когда все банки выкрашены, просверлены и установлены в раму, пора заняться электроникой.

Шаг 2: Электронный дизайн

Поймите, что я новичок в электронном дизайне, если некоторые из моих интерпретаций операций с компонентами неверны, тогда, пожалуйста, оставьте комментарий, чтобы читатель мог найти ясность. Кроме того, инструмент для зачистки проводов был очень ценным инструментом на рабочем месте, он может сохранить зубы, если это ваша привычка, и вы можете сохранить рассудок при зачистке сотен проводов; это недорогой, но отличный инструмент. Прежде чем добавлять всю электронику, лучше создать проект, а затем протестировать работу схемы. Распайка - это не путь к прогрессу, и вы можете потерять таким образом много хороших деталей. Первым делом необходимо рассчитать стоимость компонентов и определить требования к питанию схемы. Первый компонент - это детектор движения DP-001, который имеет диапазон требований к питанию от минимум 4 В постоянного тока до максимум 15 В постоянного тока, что дает нам хороший диапазон для работы. Схема будет управлять 65 светодиодами, и каждый светодиод рассчитан на максимальный ток 20 мА. 65 x 0,020A = 1,3A (64 светодиода в баллончиках и 1 для источника питания), ток, необходимый для DP-001, составляет 45 микроампер или 0,000045A x 8 = 00036A, что является очень низким энергопотреблением. выбрал силовой трансформатор постоянного тока 12 В 800 мА, понимая, что я не собираюсь включать все светодиоды одновременно, и ни один из них не будет гореть очень долго, у него много мощности. Теперь, когда мы знаем, какая мощность будет питать светодиоды, нам нужно рассчитать размер ограничивающих резисторов, которые предотвратят выгорание светодиодов, сохраняя при этом их максимальную яркость. Это простая задача использования закона Ома, чтобы определить, какое сопротивление необходимо каждому светодиоду, чтобы он оставался холодным и ярким. В спецификациях светодиода указано, что максимальный ток не должен превышать 0,020 А (20 мА). Вы можете нажать это значение, чтобы сделать светодиоды ярче, если продолжительность включения достаточно короткая. Вычислив необходимое сопротивление, возьмите напряжение и разделите его на максимальное значение тока. 12 В постоянного тока / 0,020 мА = 600 Ом. Я хотел получить как можно больше света от каждого светодиода, поэтому был выбран резистор на 470 Ом. Помните, что огни не будут гореть постоянно, поэтому опасность их перегорания мала, плюс 470 близок к 600. Чтобы проверить, какой ток будет Если мы используем резистор 470 Ом, мы разделим 12 В на 470 Ом, чтобы получилось 0,0255 мА, разница в 0,0055 мА, что незначительно. Датчики движения DP-001 могут потреблять только 100 мА тока, поэтому управляя всеми 64 Светодиоды от одного модуля не работали бы, плюс они все включались бы одновременно, что было бы менее эффективно и несколько утомительно. Если мы разделим 64 светодиода на 8 и используем 8 детекторов DP-001, каждый из которых будет управлять 8 светодиодами для общего тока 160 мА на детектор, это все еще слишком много для DP-001, который имеет максимальное значение стока 100 мА. В спецификации 2N3906 сказано, что он может снижаться с 10 микроампер до 100 миллиампер, но я бы предпочел рискнуть транзитором, чем модулем обнаружения движения. Как я выбираю транзистор, который будет работать в нашей схеме: мы рассмотрим два основных типа переключающих транзисторов: транзисторы NPN или PNP. Обозначения NPN и PNP описывают их ворота и принцип действия. Я выбрал резистор PNP общего назначения, 2N3906, он не должен рассеивать много тепла и хорошо подходит для этого проекта. Транзисторы имеют три разъема, которые называются базой, коллектором и эмиттером. Они включаются напряжением, измеряемым на их базе, которое откроет затвор и позволит большему току течь между коллектором и эмиттером. Разница в работе между NPN и PNP заключается в том, что NPN будет включаться, если база имеет положительное напряжение 0,7 В или более и отключится ниже этого значения. PNP имеет обратное смещение и включается, когда база определяет низкое напряжение ниже 0,07 В и включается выше этого значения. Светодиоды включаются с помощью вывода DP-001 для включения транзистора, который позволяет току течь через светодиоды. DP-001 выдает «высокий» уровень на выходной клемме и переходит «низкий» в отрицательный при обнаружении движения. Небольшое замечание о транзисторах PNP и NPN, я не буду вдаваться в конструкцию этих компонентов, просто я хочу сказать, что они ведут себя противоположно, потому что смещены противоположно. Транзистор NPN будет проводить ток между коллектором и эмиттером, если есть положительная разница значений напряжения между базой и эмиттером, в то время как PNP будет проводить ток между коллектором и эмиттером, если база обнаруживает более низкое напряжение между базой и эмиттером.. Мы не можем использовать транзистор NPN, потому что он переключается, когда на его базе есть «высокий» уровень относительно его эмиттера. Помните, DP-001 переходит в низкий уровень при обнаружении движения. Поэтому я решил использовать транзисторы PNP, поскольку они запускаются "низким" на базе по отношению к эмиттеру, позволяя току течь через транзистор, когда вывод DP-001 становится "низким" при обнаружении движения ИК-излучения.. Схема ниже представляет собой простую схему, показывающую, как система будет работать, чтобы добавить еще 7 детекторов, резисторов и светодиодов, все, что нам нужно сделать, это скопировать эту схему восемь раз. Вот некоторые из логики, которая вошла в схему, разработанную ниже, так что что он работает, как запланировано, и компоненты не сгорают в облаке голубого дыма. Нам не нужно, чтобы ток протекал через терминальный выход DP-001 и через базу транзистора 2N3906, нам нужно только иметь логический переключатель между "высоким" и "низким", чтобы уменьшить ток через базу транзистора, добавьте резистор 1 кОм (r1) на выходе вывода DP-001 и базе транзистора 2N3906. Перед тем, как привязать анод светодиода к транзистору, мы помещаем токоограничивающий резистор (r2) со значением сопротивления 470 Ом между двумя компонентами. Когда DP-001 не обнаруживает движения, его выходная клемма будет «высокой» (Vdd), и это высокое значение будет считываться на базе нашего транзистора, блокируя поток тока между коллектором и эмиттером. Когда DP-001 обнаруживает движение, выходной терминал становится "низким" (Vss) и транзистор включается и позволяет току течь между коллектором и эмиттером, зажигая светодиод, резистор 470 Ом ограничивает нагрев, вызывая ток через светодиод.

Шаг 3: построение схемы

Я предлагаю приобрести хотя бы макет среднего размера, это хороший инструмент для монтажника схем. Сначала я протестировал простую конструкцию с использованием DP-001, ограничивающих резисторов, переключающего транзистора и светодиода. Когда это сработало, как и планировалось, я построил схему переключения со всеми восемью транзисторами и резисторами и подключил их все для финального теста.

Простая схема была протестирована, при прохождении ИК движения перед датчиком загорался светодиод. На этом этапе пришло время припаять провода ко всем светодиодам, затем подключить все детекторы с их положительным (красным), отрицательным (черным) и клеммным выходом (зеленый). Чтобы сэкономить место на печатной плате, я разместил токоограничивающий резистор (r2) на одной линии с проводом, который был привязан к стороне коллектора транзистора. На фотографиях ниже изображена "цветочная" печатная плата, обратите внимание на желтую и красную линии, каждая из которых имеет токоограничивающий резистор (r2) на линии и покрыт термоусадочной пленкой. Теперь подготовьте 64 светодиода со всеми их положительными и отрицательными выводами; Здесь вам пригодится молоток, чтобы избавиться от скуки. Выбирайте, чтобы разбить палец на ноге, потому что вам нужны пальцы, чтобы закончить работу. Подключив все восемь детекторов, транзисторы, светодиоды, я подключил их к макету, взмахом руки восемь светодиодов загорелись и погасли. Пришло время соединить все это вместе. Поскольку каждый детектор управляет восемью светодиодами, я создал набор групп светодиодов, убедившись, что светодиоды будут светиться от одного любого детектора. Свяжите вместе все положительные выводы группы из 8 светодиодов. Теперь возьмите восемь групп отрицательных выводов и подключите их к общей земле на источнике питания. Каждая группа светодиодов была прикреплена к коллектору транзисторов; плюс и земля были привязаны к печатной плате. Сторона эмиттера транзисторов была напрямую связана с Vdd, а сторона коллектора была связана с анодом светодиода через ограничительный резистор, в то время как катод светодиода был привязан к земле. Проверка схемы сработала; Следующей частью было приклеить горячим клеем все светодиоды в банки, соблюдая порядок прокладки проводов. Цветок схемы был привязан к задней части панели массива к металлическому кронштейну с помощью стяжек на задней стороне панели. Затем я привязал каждую группу из 8 светодиодов положительными выводами к коллектору транзистора на цветке. Затем приклейте все датчики движения в отверстия, которые были просверлены ранее, обязательно используйте правильную организацию проводов, чтобы не дать скоплениям проводов уйти от вас. На лицевой стороне панели матрицы я приклеил горячим клеем линзы Френеля перед каждым детектором. После установки линз Френеля чувствительность детекторов заметно увеличилась. Затем на задней стороне панели был установлен настенный трансформатор источника питания постоянного тока 12 В, положительный вывод которого был привязан к переключателю, а другой конец - к положительному контакту цветка схемы. Провода заземления детектора движения и цветка были подключены к общему заземлению системы. Удлинитель был надежно привязан к трансформатору на молнии с помощью стяжных лент, чтобы предотвратить отключение питания от любого вытягивания за шнур. Выключатель крепился на заднюю кромку панели горячим клеем. Я использовал ремни для прокладки труб, чтобы повесить эту деталь на стену (первое изображение), они были временными и были выбраны, чтобы сохранить сходство кругов в общем дизайне. Их уже обменяли на D-образные кольца и дверные упоры, чтобы отвести панель от стены. С этой пьесой очень весело играть, когда зритель движется, узоры легкого танца с движением. В будущем я мог бы переподключить эту деталь, добавив микроконтроллер и спрягая источники света, создавая крутые узоры, когда в течение определенного времени нет движения.