Nidificazione delle luci dell'alveare: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Volevo creare un display luminoso interattivo che consentisse all'individuo di disegnare immagini luminose in stile pixel. Essendo cresciuto con il Lite-Brite, ho usato questo come punto di partenza per l'idea.

Le dimensioni maggiori delle luci significavano che la dimensione fisica del design complessivo diventava piuttosto ingombrante, quindi suddivise le luci in singoli moduli…

Io chiamo queste luci dell'alveare. Puoi personalizzare il tuo seguendo queste istruzioni.

Ogni modulo dispone di un microcontrollore e di un modulo LED che è regolabile dall'utente per emettere uno dei 4 colori nello spettro RGBW.

Questo stile di LED si vede meglio con luci ambientali di livello inferiore, ne parleremo più avanti.

Il colore viene cambiato ruotando la cornice luminosa sulla parte superiore del modulo.

I moduli dispongono di 6 punti di alimentazione che ne consentono il collegamento a moduli aggiuntivi.

Un modulo è stato leggermente modificato per consentire il collegamento diretto del mattone di alimentazione. Ho stimato che è necessario solo 1 modulo di alimentazione per alimentare 24 moduli.

Questa è una prima versione proof of concept del progetto finito.

Ho incluso i file. STL se desideri crearne uno tuo, ma fai attenzione che il costo aumenta drasticamente quanto più complesso è il modello che desideri creare.

Passaggio 1: le parti

Ho utilizzato una stampante 3D per creare le parti necessarie, la mia plastica preferita è l'ABS. Tutti i file di stampa sono inclusi qui.

Stampa le 7 parti uniche (un pezzo richiede 6 copie) necessarie per ogni modulo. Il guscio originale non è proprio il primo originale. Ha subito 4 modifiche al design prima di arrivare a questo che è abbastanza utilizzabile e robusto. All'interno del modulo c'è spazio per 6 magneti e ingranaggi di trasmissione per il meccanismo di cambio luce. Gli ingranaggi hanno una copertura che si fissa nei binari per un corretto funzionamento.

Esistono 2 versioni di ShellBase. Uno è completo che ho trovato sembrava più pulito ma è stato un vero incubo in cui inserire i contatti. Ho diviso a metà i pad di contatto e ho creato due modelli distinti che hanno reso l'installazione dei contatti molto più semplice, ma ho sacrificato parte dell'aspetto estetico.

La finestra LED è un quadrato opaco di plastica da 22 mm, molto facile da tagliare con un rasoio, ecco perché la forma quadrata. Questo è tenuto in posizione da una cornice esterna che funge da manopola per spegnere le luci attraverso tutte le combinazioni di colori programmate nel microcontrollore.

Ho usato la libreria neopixel di Arduino e un semplice codice di cambio colore per i LED RGBW che ho acquistato da Amazon. Il codice è al passaggio 6.

Passaggio 2: attrazione

Ho creato uno strumento semplice per aiutare con questo processo, è la parte gialla mostrata sotto il modulo invertito qui. A partire dall'anello superiore i magneti vengono inseriti nelle fessure con polarità alternata. Questi vengono poi incollati in posizione.

Il corpo del modulo è posizionato come mostrato con l'intaglio dell'ingranaggio POT vicino all'anello sull'utensile. Ciò assicurerà che tutti i moduli abbiano lo stesso orientamento del magnete. questo è molto importante per evitare un corto circuito.

Per il corpo del modulo, posizionare i magneti (12 mm x 2 mm) in una polarità alternata nelle 6 tasche magnetiche attorno al perimetro del guscio esterno.

I magneti sono 12 mm X 2 mm disponibili online tramite numerosi fornitori. In totale sono necessari 7 magneti per ogni modulo.

Il file di stampa del modello del magnete è allegato

Passaggio 3: assemblaggio del modulo

Posiziona l'ingranaggio del potenziometro nella pista dell'ingranaggio piccolo, quindi posiziona la parte quadrata del cono dell'ingranaggio nella pista dell'ingranaggio più grande, con la parte lunga che passa attraverso il guscio esterno dall'interno.

Il potenziometro selezionato è del tipo a 1 giro limitato meccanicamente. Questo è attaccato al coperchio del cambio con adesivo. È importante che l'albero del minuscolo ingranaggio di trasmissione si accoppi al potenziometro, i limiti del potenziometro impediranno il ribaltamento della cornice della luce.

Sì, questo si è rivelato non così robusto ed è stato affrontato nelle build successive.

Posizionare la parte del coperchio dell'ingranaggio con il lato del binario verso l'apertura dell'obiettivo e fissarla con adesivo, la colla a caldo funzionerà ma non è l'ideale per un uso a lungo termine.

Posizionare la lente opaca nell'apertura quadrata nella parte superiore dell'ingranaggio conduttore. Quindi premere la cornice esterna in posizione. Ho progettato queste parti per essere un accoppiamento con interferenza e sarà abbastanza difficile rimuoverle se non posizionate correttamente.

Alla fine ho usato gli inserti a vite a caldo per tenere la base della shell.

Passaggio 4: contatto

Ho usato contatti a molla di DigiKey per i collegamenti elettrici tra i moduli.

Il coperchio del guscio inferiore deve avere i contatti inseriti. Questo viene fatto con quelli a cima piatta nella cavità e quelli a punta a molla sulle cime. Ogni modulo ha 6 contatti di ogni. Per ogni modulo è prevista solo l'alimentazione e la messa a terra.

Per cablarli dovrai collegare i pad adiacenti l'uno all'altro tra gli spazi dei pad in cui sono cablati da picco a valle. Partendo da una delle coppie di contatti che non hanno tra loro un foro per vite, procedendo in senso orario, effettuare il primo fondovalle e il primo picco di potenza. Collega questo picco alla successiva valle del pad di contatto, continua a collegare il picco alla valle fino a completare i 6 pad. Da qui scegli il primo set di ponticelli del filo di contatto e collegalo all'alimentazione, quindi il set successivo a terra e così via, in questo modo ci sono collegamenti alternati di alimentazione e terra. Ora tutti e 6 i punti di contatto sono alimentati e messi a terra. I pad adiacenti hanno la polarità inversa.

Cablando tutti i pad allo stesso modo (positivo colmando i fori delle viti nella base) per ciascun modulo e se i magneti sono stati installati correttamente, la combinazione di design del pad e repulsione, sarà quasi impossibile forzare 2 moduli per mantenere il cortocircuito scenario. Le revisioni future hanno fusibili interni.

Le punte dei cuscinetti di contatto sono state tenute in posizione con adesivo ABS.

C'è un magnete aggiuntivo nella base del guscio per il fissaggio alle superfici metalliche.

Passaggio 5: modulo di alimentazione

Un modulo è stato modificato e funge da punto di ingresso dell'alimentazione. È pensato per essere alimentato da una verruca da parete standard da 5 V.

Una spina cilindrica è stata inserita in sostituzione di uno dei set di punti di contatto.

L'operazione è stata eseguita tagliando uno dei pad di contatto e tagliando un lato della spina.

È saldato in serie con gli altri pad sul modulo.

Passaggio 6: panoramica del controller

Ho usato moduli LED di Amazon

Il codice è un po' grosso ma funziona, l'ho incluso qui.

Questi sono stati collegati in una serie di 3 moduli. Le connessioni dovevano essere saldate utilizzando il formato Arduino NeoPixel. La fila è stata incollata alla copertura dell'ingranaggio della lunetta.

Ho scelto di fare in modo che ogni modulo avesse un cervello poiché la logistica di avere luci collegate in serie e interfacce analogiche casuali che comunicano con una mente centrale in un modo previsto era lo scopo del progetto concettuale presentato qui.

In quantità minori, il controller di tipo Arduino Nano sembrava una buona scelta poiché aveva le periferiche integrate di cui avevo bisogno per questo compito.

Le connessioni a saldare sono l'alimentazione del potenziometro e l'alimentazione del modulo alla porta 5V sul Nano. I motivi sono collegati alla porta GND sul Nano. Il tergicristallo del potenziometro va alla porta A0 e la linea dati del LED passa attraverso un resistore da 300 ohm a D2 sul Nano. I contatti di potenza sono stati cablati in rosso a Vin e in bianco a GND

Il funzionamento di base è stato verificato, Il potenziometro viene girato, si attiva una spia corrispondente.

Le luci sono un po' anemiche in questa versione poiché ho scelto di utilizzare moduli RGBW, le versioni successive utilizzano LED leggibili alla luce del giorno. La guida della luce proviene dal catalogo del programma pixel Arduino NEO. Il potenziometro viene letto attraverso i pin di ingresso analogico e tradotto in una mappa dei colori nel programma. Questo viene quindi inviato al modulo LED seriale.

Passaggio 7: andare oltre

La chiave di queste luci è la quantità. Più moduli sono collegati, migliore è il display.

Poiché queste luci sono costose da produrre in piccole quantità, sto avviando una campagna di crowdfunding per farle produrre su larga scala.

La luce è stata completamente ridisegnata per la produzione.

Sebbene la modalità operativa principale sia la manipolazione diretta, ora dispongono di una comunicazione centrale aggiuntiva per l'accesso remoto e il controllo per ignorare l'operazione locale

caratteristiche aggiuntive sono le seguenti:

La struttura fisica interna è stata completamente aggiornata con circuiti stampati Custom dotati di microcontrollori dedicati, luci leggibili alla luce del giorno. Funzionalità aggiuntive che includono numeri di serie digitali univoci, moduli configurabili, più colori.

Si prega di controllare il mio sito Web per aggiornamenti e collegamenti…