Respira: luci sbiadite in un blocco di vetro: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Per Natale di quest'anno ho deciso di utilizzare un mattone di vetro, un controller PWM e alcuni fili di lucine LED per fare a mia moglie un regalo colorato.

Passaggio 1: parti

Ecco le parti di cui avrai bisogno.

Microcontrollore

Non è necessario che sia qualcosa di particolarmente grande, veloce o con molti pin (hai solo bisogno di 2 pin di dati per le connessioni I2C). Ho usato Adafruit Trinket M0 perché è piccolo, mi piace questo formato e volevo imparare a lavorare con CircuitPython.

Scheda break-out PWM a 16 canali

Esistono molti tipi simili di schede breakout PWM, inclusa quella di Adafruit. Anche se il tuo controller ha molti pin PWM disponibili, eviterei comunque di provare ad alimentare tutti i tuoi fili da lì e opterei invece per la scheda break-out: i LED possono assorbire molta più corrente di quella consentita dal controller. La maggior parte dei controller proteggerà da questo, ma alcuni potrebbero effettivamente andare in fumo. Meglio usare la break-out board.

Luci fatate

Ci sono molti, molti colori, tipi e lunghezze di lucine disponibili a buon mercato, anche alcune con luci RGB. Costano circa $ 1 per filo, più o meno. Mi piace il tipo in cui ogni filo è di un unico colore perché è più facile controllare gli effetti. Ecco un'opzione su Amazon. Ogni filo viene fornito con il proprio portachiavi contenente batterie a bottone e un interruttore. Non sarai in grado di alimentare più fili rispetto al numero di dispositivi supportati dalla tua scheda break-out PWM (nel mio caso, 16).

Blocco di vetro

Puoi trovare diversi tipi di blocchi di vetro nei negozi di artigianato e persino nei negozi di ferramenta. Sconsiglio di acquistarli online perché sono eccessivamente costosi (probabilmente a causa del loro peso). Vengono piatti, ondulati, chiari, diffusi, colorati, in diverse dimensioni, ecc. Sono molto belli, ma anche fragili, scivolosi e molto, molto pesanti. Assicurati che quello che ottieni abbia un foro oblungo su un lato e un inserto di plastica che si inserisce e copre quel foro.

Se il peso o le dimensioni del mattone di vetro sono un problema, qualsiasi contenitore trasparente funzionerà. Puoi anche usare una bottiglia di vino o liquore (pulita, asciutta), un globo di vetro, un bicchiere di champagne di grandi dimensioni o un altro contenitore trasparente. Userei qualcosa di piuttosto grande, però, poiché l'effetto è migliore quando il contenitore è grande, secondo me. Se ti allontani dal mattone di vetro, dovrai saltare o improvvisare alcuni passaggi dell'istruzione.

Custodia in plastica per i circuiti

Mi piace mettere tutta la mia elettronica in un unico posto. Scegli il tuo recinto preferito, circa 2 pollici per 4 pollici per 1 pollice (ad esempio questo da Amazon), ma, se hai intenzione di seguire questo esempio, assicurati che sia abbastanza piccolo da adattarsi comodamente all'esterno del blocco, ma abbastanza grande da ospitare il controller, la scheda PWM e i cavi.

Quello che volevo davvero usare era una base di legno cava su cui il blocco potesse sedersi. Sfortunatamente, non sono riuscito a trovarne uno e non ho avuto il tempo di crearne uno da solo. Puoi anche saltare completamente l'involucro e semplicemente spingere il controller e la scheda break-out nel blocco di vetro, se non ti dispiace come appare.

Adattatore 5v/2A o pacco batteria

La maggior parte delle schede PWM ha un MAX di 6v, quindi mantieni la tensione al di sotto di quella, ad esempio circa 5 volt (ad esempio, questa su Amazon). Inoltre, non andrei molto a meno di 2A perché i LED richiedono un bel po'. Puoi provare anche con una batteria.

Giusto per semplificare le cose, alimenterò sempre tutto con jack da 5,5 mm / 2,1 mm.

Parti varie

Hai anche bisogno di: un interruttore (è più facile praticare fori per interruttori rotondi), presa per connettore cilindrico (corrispondente al jack dell'adattatore), cavi patch, connettori femmina, viti, bulloni, dadi, attrezzatura per saldatura, tronchesi diagonali, trapano, colla a caldo pistola, pennarello d'argento, ecc.

Passaggio 2: collegare il controller e la scheda PWM

È possibile seguire queste indicazioni per collegare il controller e la scheda PWM. Collegare tra loro i pin SCL e SDA su ciascun dispositivo. È necessario eseguire la linea Vout dalla scheda PWM all'ingresso di alimentazione del controller e Vout del controller al pin Vcc della scheda PWM.

Non è necessario un circuito o una breadboard, poiché è possibile utilizzare i cavi patch per collegare i pin maschi di un dispositivo ai pin maschi dell'altro.

Successivamente avrai bisogno di un modo temporaneo per collegare 5v DC ai blocchi a vite di ingresso della scheda PWM. Se hai un alimentatore da banco, collegalo. Altrimenti, dovrai saldare insieme una presa che corrisponda al jack dell'adattatore (usa un voltmetro per assicurarti di saldare correttamente il positivo e il negativo) e far passare i fili ai blocchi delle viti di ingresso.

Passaggio 3: prepara i fili di luce delle fate

Non useremo i telecomandi a batteria. Prima di tagliare i fili, però, assicurati di trovare il minuscolo resistore saldato in serie tra la batteria e il primo LED. NON tagliarlo (in altre parole, dovrebbe rimanere con il filo, non con il portachiavi). Successivamente, usa il tuo strumento affilato preferito, come i tronchesi diagonali, per separare il portachiavi della batteria dal filo. Mi piace lasciare un pollice o due di filo sul lato del telecomando della batteria in modo che possa essere riutilizzato in futuro. Non preoccuparti ancora di quale filo è positivo e quale negativo. Anche se questo è sempre importante quando si lavora con i LED, convenientemente per noi, non importa a questo punto. I fili che ho comprato in realtà hanno comunque una striscia grigio chiaro sul filo positivo. Non preoccuparti se il tuo non lo fa.

La scheda break-out PWM ha 16 cluster di tre pin: terra, 5v e segnale, quindi ogni filo avrà bisogno del proprio cluster di 3 connettori femmina da abbinare. Useremo solo i pin esterni (massa e segnale), quindi, dopo aver tagliato il cluster dalla lunga striscia di intestazione, estrai semplicemente il pin centrale (non necessario) dell'intestazione femmina. Saldare i fili per ogni trefolo ai pin esterni di un cluster di intestazione femmina.

Dopo aver saldato ogni filo, dovresti testarlo. L'ho fatto accendendo il controller e la scheda PWM, quindi caricando un programma temporaneo che accende semplicemente tutti e 16 i set di pin.

Se stai usando un controller CircuitPython (come il M0 Trinket), Adafruit fornisce un eccellente tutorial su come avviare, aggiornare e programmare la scheda. Una volta fatto ciò, e la scheda è collegata tramite un cavo USB al computer, è possibile scrivere e salvare un file denominato "code.py" nella directory principale della scheda controller. Il software integrato nel controller eseguirà il programma Python in code.py. Il semplice programma che ho usato per testare i fili è allegato di seguito, chiamato test_code.py. Dovresti rinominarlo in code.py e copiarlo nella directory principale di Trinket M0.

Se non stai usando CircuitPython, dovresti usare l'IDE Arduino o qualche altro modo per programmare il tuo controller per inviare i segnali necessari per trasformare tutte le porte PWM in uscita completa.

Quando il programma viene caricato, testare un filo spingendo l'intestazione femmina del filo su qualsiasi set di pin PWM. Se il filo non si accende, tiralo via, giralo e spingilo di nuovo. Se ancora non funziona, dovresti risaldare i fili e riprovare. Una volta che il filo si illumina, dovresti segnare il lato positivo ("segnale") dell'intestazione in qualche modo, così saprai il modo giusto per spingerlo la prossima volta. Ho usato un pennarello d'argento per contrassegnare il lato positivo di ogni intestazione testata.

Dopo aver testato la saldatura, ti consigliamo di isolare i punti di saldatura mettendo una o due gocce di colla a caldo sul filo esposto, sulla saldatura e sul metallo. Ho deciso di usare la colla a caldo (al contrario del tubo termoretraibile) perché è trasparente, come i fili. Oltre a evitare cortocircuiti, questo ha il vantaggio di stabilizzare e rafforzare la connessione, quindi è meno probabile che si pieghi e si rompa.

Quando tutti i fili sono stati saldati, testati e isolati, dovresti essere in grado di far scorrere TUTTI i connettori sui pin della scheda PWM e TUTTI i fili dovrebbero accendersi. L'ordine dei colori non sarà importante per questo prototipo.

Passaggio 4: preparare il blocco di vetro e l'involucro

Come ho scritto sopra, il mattone di vetro deve avere un foro oblungo e deve anche avere una sorta di inserto di plastica dura che si inserisce in posizione per coprire il foro. Prima di tutto, devi decidere in che direzione sarà orientato il blocco, e, quindi, da che parte sarà il recinto: sinistra, in alto o a destra. Ho scelto di metterlo a destra. Volevo che l'interruttore fosse sul retro e la presa dell'adattatore fosse sul fondo.

Ora dobbiamo fissare la nostra custodia elettronica a questo inserto.

Dobbiamo inserire due (o più) piccoli bulloni attraverso i due pezzi di plastica per fissarne uno all'altro. Mentre l'inserto viene inserito nel blocco di vetro, tieni il contenitore su di esso in modo che siano centrati. Fissali insieme. Rimuovere con cautela l'inserto e la custodia dal blocco senza modificare la loro posizione relativa. Decidi due punti che assicureranno bene i due pezzi. Trova un posto sicuro dove posarli e fai 2 fori attraverso entrambi. Rimuovere il nastro, separarli e pulire i fori. Rimettili insieme, spingi i bulloni e inserisci e stringi i dadi.

Ora che il recinto può essere attaccato al mattone di vetro, abbiamo bisogno di un modo per far passare i fili. Ho usato una punta da trapano molto grande e ho praticato un foro attraverso il centro della parte posteriore della custodia. Il mio inserto aveva già un grande foro al centro. Se il tuo non lo fa, perfora entrambi.

Ora dovresti preparare il tuo interruttore e la presa dell'adattatore. Praticare i fori di conseguenza. Ho dovuto usare una levigatrice dremel per allargare il foro per l'interruttore. Anche il foro per l'interruttore avrà bisogno di una piccola scanalatura, quindi usa una lima o un coltello affilato e robusto. Spingere l'interruttore (si apre in posizione). Spingere il cric e montare le rondelle ei dadi verso l'esterno; stringere.

Trova del filo 20 AWG nero e rosso. Saldare i fili alla presa dell'adattatore; il pin interno è positivo e l'alloggiamento esterno è negativo; usa un voltmetro per capire quale pin corrisponde. Mi piace mettere il positivo (rosso) attraverso l'interruttore, ma non importa. Spellare le estremità libere del cavo e testare inserendo il jack dell'adattatore, accendendo e testando la tensione. Se c'è un problema, dissaldare e risaldare se necessario. Verificare anche che la tensione sia zero quando l'interruttore è spento.

Inserisci il controller e la scheda PWM nel contenitore. Inserire i cavi di alimentazione nei blocchi a vite della scheda PWM: rosso al positivo e nero al negativo.

Passaggio 5: inserire i fili nel blocco

Scollegare l'adattatore.

Con l'inserto inserito nel blocco di vetro, spingere lentamente un filo attraverso il foro della custodia, nel blocco. Lascia che si arricci naturalmente mentre lo spingi delicatamente, senza cercare di controllare molto. Quando è abbastanza lontano, spingere l'intestazione su una serie di pin della scheda PWM, facendo attenzione ad allineare correttamente il lato positivo. Ripeti per ogni filo. Man mano che diventa più affollato nel blocco, i fili si avvolgeranno e si attorcigliano l'uno intorno all'altro in modo più artistico.

Quando l'intestazione dell'ultimo filo è stata spinta sui pin della scheda PWM, collegare l'adattatore e accenderlo. Tutti i fili dovrebbero accendersi. Se alcuni non lo fanno, ricontrolla l'orientamento dell'intestazione del filo sui perni. Controlla anche le saldature, qualcosa potrebbe essersi rotto. Correggi ciò che è necessario fino a quando tutti i fili non sono accesi.

Metti il coperchio sulla custodia dell'elettronica e avvitalo. Dato che l'inserto del blocco fuoriesce piuttosto facilmente dal blocco di vetro, ho pensato che sarebbe stata una buona idea fissarlo meglio, quindi ho usato del nastro adesivo per quello.

Passaggio 6: respira

Ora dobbiamo scrivere un programma più interessante per le luci.

Ricollega il controller al computer.

Il mio nome per questo pezzo è "Breathe", quindi volevo che i fili sembrassero "respirare", dentro e poi fuori, e poi mettere in pausa un periodo di tempo casuale prima di respirare di nuovo, ogni filo che funziona indipendentemente dagli altri. Di seguito è riportato lo script Python che produce il risultato che mi è piaciuto; copialo sulla scheda per vederlo funzionare. In ogni caso, sperimenta diversi modelli, tempi, pause, flash, ecc., per rendere carino ciò che pensi sia carino.