Bottiglie per il latte indirizzabili (illuminazione a LED + Arduino): 12 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

Trasforma le bottiglie del latte DPI in luci LED di bell'aspetto e usa un Arduino per controllarle. Questo ricicla una serie di cose, principalmente le bottiglie del latte, e usa una quantità di energia molto bassa: i LED apparentemente dissipano meno di 3 watt ma sono abbastanza luminosi da vedere. Tra le altre cose, volevo vedere se potevo fare un la luce elettronica sembra più umana rispetto alla maggior parte, e ho scoperto che i controller rotanti sono un buon modo per farlo. Le bottiglie per il latte in DPI rappresentano un modo economico ma esteticamente gradevole per diffondere l'illuminazione a LED. Soprattutto se riesci a trovarne di belle rotonde:) Modificare un oggetto con illuminazione a LED non è solo ecologico, ma anche molto più semplice che costruire un alloggiamento da zero. Poiché i LED sono minuscoli, puoi metterli quasi ovunque e non producono molto calore finché sono distribuiti e funzionano alla tensione corretta. presumo che tu abbia una conoscenza di base della creazione di circuiti elettronici e illuminazione a LED. Poiché i LED esatti e l'alimentatore che usi probabilmente varieranno, entrerò solo nelle basi del mio circuito in termini di specifiche. Cercherò anche di indicarti risorse utili e spiegarti di più sul microcontrollore Arduino e sul codice che dice loro di funzionare in sequenza. L'elettronica dell'illuminazione a LED di base è davvero semplice, simile all'elettronica della scuola elementare, quindi probabilmente non lo farà impiegare molto tempo a raccogliere affatto.

Passaggio 1: strumenti e materiali

Per produrre le luci stesse, avrai bisogno di: DPI bottiglie di latte Foglio di 3 mm di cavo elettrico a 2 anime in acrilico trasparente (o il cavo dell'altoparlante lo farà - può essere abbastanza leggero poiché richiederà solo circa 12 V e pochissima corrente, a seconda di come progetti il tuo circuito). LED Resistenze Saldatura Guaine termorestringenti Un vecchio trasformatore (verruca da parete per gli americani), più presa + spina per accompagnarlo. Filo di rame intrecciatoCavo per campane a nucleo solido Fascette per la chiusura lampo Strumenti di cui avrai bisogno: Trapano Taglierina per fori (abbinata alla larghezza dei tappi delle bottiglie di latte - vedi passaggio 2)Mini punte assortiteSeghetto junior (a seconda di cosa si usa come alloggiamento)CacciavitiSpelafiliTagliafili/TagliafiliSaldatoreMultimetroTerza mano (fondamentale per saldare i componenti insieme)Stop dissaldante (se si recuperano componenti da altri dispositivi)Cavi con clip a coccodrillo (per test/prototipazione). Potresti anche voler creare una sorta di alloggiamento per loro. Ho provato vari modi per appenderli e mi sono sistemato su una sezione piegata di tubo in PVC, appeso al soffitto con i fori praticati per i cavi. Ho anche provato a fissarli al soffitto. Potresti anche appenderli attraverso un pezzo di tavola montato sul soffitto, da un condotto, o persino fare dei buchi nel soffitto stesso per accogliere i fili e alimentarli da un soppalco. Il passaggio 5 mostra e parla di alcune di queste opzioni. Quanto sopra è tutto ciò di cui hai bisogno per creare alcune luci che funzionino con un interruttore di accensione/spegnimento di base. Per fornire loro funzioni più avanzate come la dissolvenza o il sequenziamento, avrai anche bisogno di un carico di componenti come transitori e un microcontrollore: adattatore Arduino miniMini USB per sopra, o USB FTDL al cavo di intestazione. Prese di intestazione pinScheda senza saldatura Regolatore di tensione LM317TTransistori NPN BC337Tutti mostrato di seguito ma di più su di loro e su come funzionano insieme nel passaggio 6. C'è anche un involucro per la scatola degli interruttori, che potrebbe essere qualsiasi cosa ti piaccia. Ho visto una bella scatola rotonda del sacramento nella stanza del Giappone al British Museum, ma non me l'hanno permesso. Alla fine ho usato una scatola di plastica bianca moo card perché si adatta così bene al tema:) Con un circuito del genere in atto, ci sono tutti i tipi di cose che puoi programmare su un arduino per farlo. Mi piace l'illuminazione cinetica, ma trovo le luci di Natale lampeggianti, ecc., sgargianti e meccaniche. La loro regolarità e consistenza è fredda e poco accogliente (deve richiedere del lavoro per creare lo scintillio naturalistico delle buone luci natalizie). Non voglio nulla di appariscente (letteralmente). Voglio un unico controllo analogico per le luci che sembri molto gestito dall'uomo, che segua semplicemente il modo in cui si accendono e si spengono. Il codice per questo, insieme a un quadrante piacevole e una manopola in alluminio esteticamente gradevole, lo rendono un giocattolo piacevole.

Passaggio 2: tagliare e forare il perspex

Prima di tutto, taglieremo dei dischi di perspex per entrare nei tappi delle bottiglie del latte, quindi faremo dei fori attraverso i quali possiamo montare i LED e il cavo. Quando usi la fresa per fori, fora un pezzo di legno. Premendo il tuo materiale contro qualcosa di simile mentre tagli ti aiuterà a mantenere pulito il bordo posteriore. Il legno tenero ti consente anche di sapere quando sei arrivato fino in fondo, poiché puoi davvero sentire il modo in cui i morsi del trapano cambiano quando raggiunge il legno. Una volta che i tuoi dischi sono pronti, fai dei fori in tutti i tappi delle bottiglie di latte in modo che corrispondano al centro fori nel perspex. È inoltre necessario praticare dei fori pronti per il cablaggio e i LED. Quello che fai esattamente qui dipende dal tipo di alimentatore che utilizzerai e dal tipo di circuiti che vuoi connettere ad esso. Il mio usa tre LED per luce, che ho disposto uniformemente attorno al disco. Hai bisogno di un paio di fori per far passare le gambe di ciascun LED e due fori abbastanza grandi da far passare i due fili del cavo. (Vedi l'immagine per le note esplicative). Non ho usato un modello o altro per questo, l'ho solo fatto a occhio con un trapano a batteria, alcune piccole punte e pazienza. Occasionalmente, due fori sarebbero un po' troppo distanti o ravvicinati per le gambe del LED, ma se stai attento, un po' di piegatura consentirà loro di adattarsi. Se questo non ha ancora senso, non preoccuparti, il prossimo passo dovrebbe chiarire.

Passaggio 3: montare i LED

Ora, fai passare i LED attraverso i fori, facendo attenzione a osservare la polarità. Fondamentalmente li collegheremo a margherita, con ogni gamba negativa su un LED che si collega alla gamba positiva sul successivo. Quanti collegamenti a margherita in questo modo, se non del tutto, dipende dalla tensione dell'alimentatore che usi. Il mio è a 12v e i miei LED hanno una tensione diretta di 3,3, quindi i 9,9 volt di tre LED sono il massimo che la mia alimentazione può gestire. Avranno anche bisogno di un resistore per portare il circuito a 12v. Dovresti assolutamente avere un resistore su ogni bottiglia, perché se non lo fai i LED si bruceranno o almeno si surriscaldano (e più luminosi). L'ho provato con un primo prototipo e si sono scaldati abbastanza senza una resistenza da fondere i DPI del tappo della bottiglia. Puoi usare questo pratico calcolatore LED per capire cosa fare con il tuo circuito: https://led.linear1.org/led.wiz Lo screengrab da esso in questo passaggio mostra esattamente i valori con cui stavo lavorando e il circuito risultante (i resistori vengono aggiunti nel passaggio successivo). Una volta che i tuoi LED sono attraverso i fori e sei sicuro che la polarità sia corretto, iniziare a torcere insieme i cavi come mostrato nella sequenza di immagini per questo passaggio. I conduttori più vicini ai fori del cavo non sono attorcigliati, perché saranno saldati al cavo anziché l'uno all'altro. Continua a farlo con tutti loro, assicurandoti di collegare solo positivo e negativo anziché pos-pos o neg-neg. Mi sono anche assicurato di mantenere tutte queste luci coerenti. Guardandoli dall'alto, la corrente entra sempre a sinistra, quindi in senso orario attorno ai LED, che sono collegati a terra attraverso il foro sinistro.

Passaggio 4: componenti di saldatura

Ora dobbiamo saldare tutto al suo posto. Prima di tutto, salda insieme tutte le tue coppie di cavi intrecciati, quindi ritaglia l'eccesso. Successivamente, spela le lunghezze del cavo elettrico e poi infilale attraverso i fori per i cavi che hai praticato in ciascun disco. Avvolgere i cavi attorno ai cavi del LED, con la tensione (marrone) che va al cavo lungo (positivo) della stringa di LED. Avvolgi il rame attorno ai cavi, saldalo in posizione e taglia di nuovo il cavo in eccesso. Raddoppia il cavo attraverso il foro centrale, quindi fai scorrere il tappo della bottiglia lungo il cavo e sopra il disco. All'altra estremità, salda una resistenza del valore corretto (nel mio caso 120 ohm) al cavo positivo. La lunghezza dei cavi dipende da come appenderai le luci. Come puoi vedere nell'immagine finale di questo passaggio, ho scelto di utilizzare lunghezze di flex abbastanza corte, perché sapevo che li avrei uniti a lunghezze maggiori e realizzato alloggiamenti che avrebbero nascosto le giunture. È anche più facile lavorare con 12 lunghezze più corte, piuttosto che 12 molto più lunghe.

Passaggio 5: interruttori e alloggiamenti

A questo punto hai una serie di luci montate nei tappi delle bottiglie del latte e progettate per funzionare con una particolare alimentazione. Le bottiglie di DPI, una volta che le hai cancellate e lavate, si riavviteranno nei tappi e fungeranno da diffusori dall'aspetto gradevole. Ora puoi collegare le luci con un semplice interruttore, come ho fatto all'inizio, o scegliere di fare qualcosa di più complesso, come pilotarli usando lo stesso alimentatore ma anche un microcontrollore per fargli fare cose più interessanti. A causa dei limiti di tempo, ho avuto queste luci in giro come prototipo in varie fasi di sviluppo per circa 18 mesi, e in quel momento li ho montati in due modi diversi con tre scatole di interruttori differenti. Li ho anche adattati con alcuni LED migliori, che davano una luce leggermente più blu e avevano alloggiamenti diffusi. Piuttosto che dettagliare ogni fase di ogni iterazione, ho inserito una selezione di immagini in questa fase con note che illustrano ciascuna di esse. Il resto di questo istruttivo tratterà l'ultimo (e più interessante) modo in cui ho scelto di usarli: montati in un tubo di plastica e controllati individualmente.

Passaggio 6: microcontrollo, componenti, scavenging

Ok, allora, fantastico. Abbiamo le luci delle bottiglie del latte funzionanti ora. Ma il controllo on-off non è molto interessante. E per quanto riguarda l'oscuramento e il sequenziamento? Per questo, abbiamo bisogno di un microcontrollore e userò un Arduino. Avremo anche bisogno di un sacco di componenti per lavorare con esso, alcuni dei quali raccoglierò e riciclerò dal vecchio hardware. Ho usato un Arduino standard per la prototipazione e assicurarmi di poter codificare ciò che volevo (sono ancora molto molto un principiante in questo genere di cose):https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimilaE ho comprato uno di questi più un adattatore USB per andare alla luce reale:https://arduino.cc/en/ Main/ArduinoBoardMini Nel caso in cui non ne abbiate già sentito parlare, gli Arduino sono delle bellissime piccole piattaforme di prototipazione che vi consentono di iniziare a conoscere i microcontrollori in modo economico. Anche il linguaggio di programmazione utilizzato per dire loro cosa fare è abbastanza accessibile. C'è un ottimo riferimento sul sito web di Arduino e un sacco di buoni tutorial per principianti di Limor Friedman: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/So I bisogno di ridisegnare il mio circuito, più complesso per ospitare un arduino mini. Voglio che sia in grado di accenderli e spegnerli in base a una lettura da un potenziometro rotativo, il che significa incorporare transistor nel circuito affinché l'arduino si attivi come interruttori. L'arduino funziona anche a 5v, quindi dovrò produrre un'alimentazione regolamentata a 5v dal mio esistente a 12v a meno che non usi due verruche a muro. L'LM317T si adatta al conto; usando solo alcuni resistori con esso (dettagliato più avanti) posso farlo spingere la giusta quantità di tensione per l'arduino. Ecco alcuni riferimenti sull'LM317T: https://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htm Ho incluso alcune immagini dei componenti di seguito, che in realtà formeranno un circuito abbastanza semplice. Ho anche incluso alcune foto di un vecchio amplificatore che ho preso da un mercato locale per 2 sterline. Ha bellissime manopole in alluminio che molto probabilmente costerebbero più di 2 sterline ciascuna, e un intero carico di bei potenziometri e interruttori robusti per l'avvio. Scavenging da vecchie apparecchiature può procurarti alcuni vecchi componenti davvero carini per quasi niente. Guarda le foto per alcuni suggerimenti.

Passaggio 7: circuito a transistor

Non posso semplicemente accendere le luci attraverso l'arduino, perché funzionano a 12v e l'Arduino funziona a 5v. I transistor mi permettono di usare una corrente più piccola per accenderne e spegnerne una molto più grande, senza friggere l'Arduino. La prima volta che ho separato il cablaggio per le luci, ho etichettato ogni filo con un numero, sapendo che sarei tornato da loro con un Arduino ad un certo punto. Dato che sto usando transistor NPN, che vanno all'estremità di terra del circuito, dovrò separare tutti questi cavi e iniziare a unire insieme quelli +12v. Usando il cavo dell'altoparlante, mi sono attenuto alla convenzione che il lato a strisce nere di ogni coppia sarebbe stato vivo, mentre il lato piatto sarebbe stato la terra. Fare e attenersi a convenzioni come questa è importante per non perdersi in seguito. Dopo aver separato tutti i fili, ho segato un foro irregolare nella parte superiore del tubo per il cablaggio. Era mia intenzione sigillarlo di nuovo con del nastro adesivo bianco, con il cablaggio e l'arduino all'interno, ma questo è andato un po' storto come vedrai più avanti. La prima cosa era testare il mio circuito. Il transistor ha tre pin: un collettore, un'uscita di tensione e una base. La base è quella con cui Arduino parlerà attraverso un resistore da 1K, il collettore prenderà corrente dalla connessione di terra e la tensione in uscita andrà a terra. La prova funziona. Maggiori informazioni sull'uso dei transistor con Arduino qui: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (nota la resistenza da 1K tra Arduino e il pin di base lì) ecco anche un primer sui transistor: https://www.mayothi.com/transistors.htmlQuindi fondamentalmente:

• Resistenze a saldare ai pin della base del transistor
• Collegamento a terra separato per ogni luce e numero in modo da poterli mantenere in un ordine comprensibile.
• Unisci tutti i collegamenti in tensione per le luci insieme, termoretraendo le giunzioni quando sono finite (questo è molto importante, poiché i fili verranno riavvolti nel tubo, sarebbe troppo probabile per loro cortocircuitare la luce quando sono imballati se non erano adeguatamente isolati). Costruisci le giunzioni fino a una singola connessione per il +12v.
• Saldare il collettore di ogni transistor alla messa a terra di ogni luce, termoretraendo anche questo.
• Usa pezzi di filo corti per unire tutti gli emettitori a transistor, costruendoli in un'unica connessione di terra.

Successivamente, saranno collegati per comunicare.

Passaggio 8: cavi di comunicazione

Tagliare e spellare 12 cavi da saldare alle resistenze sui piedini di base dei transistor. Questi saranno i cavi che l'arduino usa per parlare con i transistor. Non dimenticare il termoretraibile. Una volta che i cavi sono a posto, saldarli agli zoccoli per adattarsi alle intestazioni dei pin sull'Arduino Mini. Ho usato i pin 4 - 13 e i pin AD0 (14) e AD1 (15) come 12 pin di uscita per commutare i transistor. Puoi trovare il pinout per Arduino Mini qui:https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMiniSe saldi i fili delle comunicazioni alle prese dei pin nell'ordine corretto, dovrebbero collegarsi direttamente all'arduino e funzionare come inteso… il mio sì. uff. Con le prese completate, infilale attraverso l'estremità del tubo per ora, insieme alle connessioni sotto tensione e a terra che hai unito in precedenza. Se hai delle intestazioni di pin di riserva in giro, rendono più facile l'uso delle clip a coccodrillo per verificare che tutto funzioni ancora. Puoi dire all'arduino di impostare sempre un singolo pin in alto, quindi utilizzare un cavo da esso per toccare il pin per ogni luce a turno.

Passaggio 9: regolazione della tensione

Poiché le luci funzionano da un'alimentazione a 12 V, è necessario che ci sia un regolatore di tensione che lo abbassi a 5 V per l'arduino. Inserisci l'LM317T, che fornisce una tensione di uscita a seconda dei resistori con cui lo aumenti. La differenza tra l'ingresso e l'uscita viene dissipata sotto forma di calore, quindi a volte questi circuiti integrati hanno bisogno di un dissipatore di calore. Ecco un tutorial sull'LM317: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.html ed ecco un pratico calcolatrice: https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/Una volta che ho trovato i valori giusti per ottenere 5v per Arduino, ho saldato, termoretraibile e testato. 5.07v in uscita, non male. Ora so che funziona, posso saldarlo nel fascio di cavi principale, prendendo 12v, andando a terra e avendo una terza uscita che andrà all'arduino. Inizio un'altra presa di intestazione, mettendo la linea 5v su di essa corrispondente al pin 5v sull'arduino. Collego anche la massa dall'arduino sulla stessa presa. Quasi ora di provarlo.

Passaggio 10: programmazione

Devo prima scrivere del codice con cui testare e per caricarlo su Arduino ho bisogno di cablare una breadboard per collegare l'adattatore USB all'Arduino Mini. Consulta la guida all'Arduino mini qui: https://arduino. cc/en/Guide/ArduinoMinie il pinout per l'adattatore USB qui:https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBDopo aver provato le sequenze lampeggianti con il codice, ecc. fine di questo istruibile. Nota anche come i test con le clip a coccodrillo diventano più accurati quanto più vengono eseguite le saldature. È abbastanza soddisfacente e anche molto utile per testare che ogni luce funzioni ancora in ogni fase. Testare solo alla fine ti lascerà perplesso e non saprai da dove cominciare se hai un problema.

Passaggio 11: cablaggio e quadro elettrico

Ora per i controlli. Dal momento che voglio che i controlli siano separati dalla luce, avrò bisogno di un cavo. Il circuito necessita di collegamenti in tensione e di terra e il potenziometro avrà bisogno di tre collegamenti. Uno di questi sarà in diretta dall'Arduino, uno sarà la connessione al pin analogico che l'arduino utilizzerà per leggere il pot. L'altro è la terra, quindi questo significa che ho bisogno solo di quattro conduttori che salgano alla luce. Poiché non ho alcun cavo a quattro conduttori, attorciglio due lunghi tratti di cavo dell'altoparlante insieme. Non perfetto, ma non male. Puoi farlo facilmente come mostrato nelle foto sottostanti legando le estremità di due lunghezze di cavo, mettendo un'estremità sotto qualcosa di abbastanza pesante da tenerlo, quindi intrecciando i cavi da solo. Farò la scatola di controllo con un scatola vuota di plastica bianca moo che ho da un po' di tempo. Alcuni dei componenti, come la presa di corrente, sono anche riciclati da progetti precedenti. Un tappo di chiusura e alcune fascette serviranno da serracavo all'estremità leggera del cavo. Comincio a tracciare la scatola per il vaso, quindi mi metto a collegare i cavi all'estremità della luce. Togliendo una coppia ma non l'altra quando sono intrecciate, è facile identificarle. Uno di quelli spelati andrà a massa sul potenziometro nel quadro elettrico, uno andrà a +12v alla presa di corrente. Gli altri due segnaleranno i fili collegati agli altri pin sul pot. All'altra estremità, uno di questi andrà al pin analogico che il codice dice all'arduino di prendere una lettura e uno a +5v. Ancora una volta, tutto si è ristretto quando è a posto. Le immagini dovrebbero mostrarti meglio come ho realizzato la mia scatola di commutazione, che è andata quasi disastrosamente storta. Ho provato ad incollarlo prima, e la plastica sembra essere impermeabile alla supercolla… alla fine, l'ho sistemata usando un paio di gommini all'interno della scatola e poi mettendo un paio di viti per il case del PC attraverso tutti gli strati della scatola per tenere li insieme e mantenere la pentola in posizione. Anche la presa di corrente aveva bisogno di una fascetta perché non avevo i dadi per infilarci il filo.

Passaggio 12: luce in sequenza

Finito! Altre foto e video in arrivo e il codice è allegato di seguito. Il cablaggio, si è scoperto, era troppo grande per tornare tutto nel tubo, il che è un peccato. Significa che l'LM317 e l'arduino sporgono entrambi dalla parte superiore del tubo perché è così pieno di cavi e componenti. Schiacciarli ulteriormente ha iniziato a farlo comportare in modo irregolare, quindi li lascerò fuori. Dal momento che penderà dal soffitto, dubito che saranno particolarmente evidenti. Tuttavia, mi sarebbe piaciuto trovare una soluzione che rimanesse di bell'aspetto pur ospitando tutti i circuiti. Non importa però, funziona come voglio. Il semplice controllo analogico sembra piacevolmente umano. Notare nel codice che i numeri in cui le cose vengono accese e spente non hanno differenze uniformi? Questo perché il piatto che ho usato si è rivelato essere Log anziché Linear, quindi la distribuzione uniforme delle soglie ha comportato l'annullamento di tutte le attività in un'estremità della corsa del piatto.

Primo premio nella sfida di Epilog