Lampada LED levitante: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Hai mai giocato con i magneti e hai provato a farli levitare? Sono sicuro che molti di noi lo hanno fatto, e sebbene possa sembrare possibile, se posizionato con molta attenzione, dopo un po' ti renderai conto che in realtà è impossibile da fare. Ciò è dovuto al Teorema di Earnshaw, che dimostra che è impossibile far levitare un oggetto con solo materiali ferromagnetici. Tuttavia, abbiamo una soluzione alternativa. Invece di usare i magneti, faremo levitare la lampada usando un'illusione chiamata tensegrità, creando una lampada che sembra fluttuare!

Passaggio 1: materiali di consumo

Per realizzare questa lampada, sono necessari diversi materiali di consumo:

Elettronica:

• Scheda Arduino Nano
• Ponticelli
• Anello 24 LED
• Batteria da 9V
• Connettore batteria 9V

Forniture decorative:

• Cartone (o legno, se si utilizza il taglio laser)
• Lenza (qualsiasi dovrebbe funzionare e cerca di sceglierne una il più trasparente possibile)

Altri:

• Elastico
• Pistola per colla a caldo
• Stick di colla a caldo
• Attrezzatura per saldatura
• Velcro

Passaggio 2: assemblare l'elettronica

Per prima cosa dobbiamo assemblare le parti elettroniche. Questo è semplice e può essere fatto con pochi passaggi:

1. Saldare il connettore della batteria da 9V alla scheda Arduino Nano. Questo può essere un po' difficile, ma è una parte essenziale per il successo del progetto perché non abbastanza potenza fornita alla scheda ne impedirà il corretto funzionamento. Collegare il filo rosso al pin VIN e collegare il filo nero a uno dei pin GND sulla scheda.
2. Saldare i pin sul retro dell'anello LED. Su questi 24 anelli LED, di solito ci sono 4 punti di saldatura, ma in questo progetto utilizzeremo solo 3: DI, VCC e GND. La parte DO non verrà utilizzata in questo progetto. Saldalo con il filo rivolto verso l'anello, poiché l'esterno dell'anello sarà nascosto dietro un pezzo di carta, ma se i fili del ponticello sono saldati nella direzione sbagliata, sporgerà dalla lampada.
3. Collegare i fili al Nano. Il DI deve essere collegato al pin D5, il VCC collegato a 5V e il GND al GND, rispettivamente sull'anello LED e sull'Arduino Nano.

E hai finito con l'elettronica!

Passaggio 3: la scultura della Tensegrità

Per questo progetto, usiamo tensegrità, che è un termine usato per descrivere l'atto di usare la tensione per tenere qualcosa in posizione. Se vuoi solo creare la scultura, puoi scaricare il file Adobe Illustrator, realizzato per il taglio laser, oppure guardare la foto e ritagliarla tu stesso nel cartone.

Se vuoi capire come funziona, continua a leggere qui sotto!

Questa scultura tensegrità usa la lenza per farla sembrare più simile a un oggetto levitante. Nella foto annotata, la posizione di ciascuna delle 6 linee è evidenziata, in colori separati. Quelli rossi più lunghi sono quelli che impediscono alla parte superiore di cadere. Chiamiamole le "linee strutturali". Poi abbiamo le linee blu, che sono molto più corte di quelle rosse, che tengono in alto la parte superiore. Chiamiamole le "linee di levitazione".

Nella nostra scultura tensegrità, le linee di levitazione sono quelle che reggono la struttura. Poiché la parte superiore vuole abbassarsi a causa della gravità, le linee di levitazione devono sostenere la struttura. Quando sono attaccati, sono molto tesi, sorreggendo la parte superiore della struttura. Ce ne sono uno su due dei quattro lati della scultura, anche se in teoria ne basta uno per sorreggere la struttura.

Tuttavia, se hai provato ad attaccare solo le linee di levitazione, noterai che cade facilmente. Questo perché la parte superiore è attaccata solo da due punti, il che non è sufficiente per fornire una struttura stabile. Immagina un'altalena. È attaccato da una linea, permettendogli di muoversi liberamente. Nel nostro caso, abbiamo la parte superiore attaccata da due punti e due punti formano una linea, quindi la parte superiore della nostra scultura tensegrile, con solo le linee di levitazione, è solo un'altalena.

È qui che entrano in gioco le linee strutturali. Anche queste linee sono tese e mantengono la struttura in posizione. Se la parte superiore della struttura si inclina in qualsiasi direzione, le linee strutturali nell'altra direzione manterranno la struttura in posizione, rendendola stabile.

Anche se sembra magico, in realtà c'è un sacco di ragioni dietro l'intera scultura!

Passaggio 4: assemblaggio della struttura

Ora è il momento di assemblare la struttura per avere la lampada attaccata ad essa. Questa parte è relativamente facile:

1. Trova i pezzi di base. Sono sempre quelli quadrati più grandi.
2. Metti i pezzi del "braccio". Assicurati che siano tutti rivolti nella stessa direzione quando li guardi di lato. Ciò garantisce che la struttura tensegrile possa essere assemblata come previsto.
3. Metti uno dei pezzi laterali. Questo ci permette di essere sicuri che il bracciolo non venga spinto troppo in dentro mentre lo incolliamo, e assicura che l'intera base della struttura possa essere allineata.
4. Assemblare il resto della struttura. I pezzi dovrebbero andare a posto esattamente e, con un po' di colla, otterrai ciò che è mostrato sopra.

Dopo averlo fatto, è il momento di collegare le lenze alle strutture.

1. Usando la colla a caldo, incolla quattro pezzi di lenza a ciascuno degli angoli di una delle parti della struttura. Assicurati che siano tutti della stessa lunghezza.
2. Incolla la lenza agli angoli corrispondenti sull'altra struttura. Ho trovato più facile incollare se l'intera struttura era distesa, così non avrei dovuto tenerla con le mani.
3. Incolla le "linee di levitazione" in posizione. Spingi la parte superiore e inferiore il più lontano possibile, dopo che la colla si è raffreddata, e incolla le ultime due lenze in mezzo, collegando i bracci della struttura.

Se sei arrivato fin qui, buon lavoro! Hai già fatto la maggior parte del lavoro:)

Ora dobbiamo assemblare la lampada. Questa parte è davvero facile:

1. Incolla l'anello LED al pezzo circolare della "ruota" con i due fori al centro. Assicurarsi che il supporto in plastica per i cavi dei ponticelli sia completamente all'interno del cerchio esterno.
2. Incolla i due pezzi circolari insieme. Incolla il primo pezzo "ruota" con un cerchio completo con due fori nel mezzo. Questi fanno la parte superiore della nostra lampada levitante.
3. Lega la batteria all'ultimo pezzo rettangolare. Questo pezzo ha un foro per la batteria da 9 V e lo leghi, insieme alla scheda Arduino Nano, con degli elastici. Ricordati di non usare la colla qui: la batteria alla fine morirà e non avrai nulla da usare!
4. Prendi un pezzo di carta B5 e incollalo attorno al bordo della lampada. Funziona come un paralume e impedisce anche agli spettatori di vedere la scheda e la batteria nella lampada.
5. Puoi avere qualcosa che pende dal fondo della lampada. In alcune delle mie foto, ho provato a utilizzare pezzi di paglia tagliati corti per creare un effetto lampadario, ma in seguito l'ho tolto perché ostacolava le mie foto. Puoi essere creativo con quello che metti qui!
6. Incolla la parte superiore della lampada all'ultimo pezzo di ruota. Assicurati, ancora una volta, che tutti i pezzi di lenza siano della stessa lunghezza.
7. Incolla il velcro nella parte superiore della seconda ruota e nella parte inferiore della parte superiore della struttura. Ciò manterrà la lampada in posizione mentre sta levitando. L'uso del velcro ti consente di smontarlo e dargli una nuova batteria quando ne hai bisogno.

Passaggio 5: codifica

Ora ecco la parte divertente: codificare come vuoi che sia la lampada! Ho usato una luce RGB rotante qui, ma sentiti libero di creare quello che vuoi e sii creativo con esso!

So di aver spiegato ogni parte del codice in modo indipendente nella mia ultima istruzione, ma questa volta ho incluso tutte le spiegazioni nei commenti nel codice. Mentre esplori il codice, tieni a mente ciò che ho creato: una lampada arcobaleno rotante. Se quella spiegazione non fosse abbastanza buona (non so come spiegarla altrimenti), puoi sempre guardare indietro al video incluso all'inizio. Puoi vedere il codice qui sotto, o scaricarlo dal link del sito Arduino Create qui sotto!

Arduino Crea collegamento

(Inoltre, se abbastanza persone mi chiedono di spiegare il codice in modo più dettagliato, forse farò qualcosa al riguardo…)

Leviting_Lamp.ino

#includere// includi la libreria per usare l'anello LED

#definePIN5// il pin a cui è collegato l'anello LED

#defineNumPixels24// il numero di pixel nell'anello. ci sono anelli con 8 LED, oppure potresti usare una striscia LED con i Neopixel. Ricorda solo di specificare quanti LED hai!

Pixel Adafruit_NeoPixel (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // dichiara l'oggetto luce chiamato pixels. Il codice farà riferimento all'anello LED come questo.

#defineDELAYVAL20// questo decide quanto tempo deve attendere la scheda prima che le luci vengano ruotate. Se lo riduci, i colori dell'arcobaleno ruoteranno ancora più velocemente.

int r[NumPixel]; // questo è il valore rosso per tutti i LED

int g[NumPixel]; // questo è il valore verde per tutti i LED

int b[NumPixel]; // questo è il valore blu per tutti i LED

costante diff=31; // questo imposta il valore di luminosità. Il numero massimo è 31, ma qualsiasi numero x dove 0 < x < 32 funzionerà.

/////// Imposta la posizione iniziale delle luci ////////

voidsetLights(){

int R=8*diff, G=0, B=0; // la posizione iniziale di tutti i LED

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;

}

}

/////// Termina l'impostazione della posizione iniziale dei LED ////////

voidsetup() {

pixel.begin(); // attiva l'oggetto pixel

setLights(); // imposta la posizione iniziale dei LED

}

int idx=0; // imposta la posizione iniziale della rotazione del LED

voidloop() {

/////// imposta il colore di ciascuno dei LED ////////

for(int i=0; i<numpixel; {

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

pixel.mostra();

}

/////// terminare l'impostazione del colore dei LED ////////

ritardo(DELAYVAL); // aspetta DELAYVAL millisecondi

idx++; // sposta la rotazione dei LED di uno

idx%=24; // modifica il valore di 24. Questo limita il valore di idx a un valore compreso tra 0 e 23, inclusi

}

visualizza rawLevitating_Lamp.ino ospitato con ❤ da GitHub

Passaggio 6: completo

Ora è il momento di accendere la lampada, attaccare il velcro alla struttura e spegnere le luci: è l'ora dello spettacolo. Sentiti libero di apportare le modifiche che desideri e condividi con il mondo ciò che hai creato con questo progetto!

Buona fortuna e continua a esplorare!