La carica della matrice di luce: 3 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:06

Questa è una serie di lattine vuote di cibo per cani, ognuna con una singola luce LED all'interno e una lente colorata sull'apertura. I LED sono controllati da rilevatori di movimento attivati dall'interazione del visualizzatore. Utilizzando i LED come fonte di luce per ciascuna delle lattine, i requisiti di alimentazione sono bassi. Il circuito utilizza una piccola quantità di componenti per pilotare i LED e questo istruibile descriverà in dettaglio come utilizza rilevatori di movimento, transistor, resistori e LED per creare lo spettacolo di luci interattivo. Sono un principiante in elettronica e solo di recente ho creato il mio primo progetto di circuito e costruito questo progetto con successo. Chiunque sia interessato all'elettronica potrebbe facilmente raggiungere il mio livello di esperienza come un principiante di successo leggendo e facendo, la mia unica saggezza che ho imparato è che se puoi permetterti strumenti migliori, quella è la strada da percorrere. Come artista, davvero non lo faccio Voglio promuovere un negozio o un prodotto rispetto a un altro, ma la mia comunità non ha la migliore selezione di negozi in cui posso trovare buoni componenti elettronici, quindi elenco Radio Shack solo come "Shack", sostituiscilo con il tuo negozio o fornitore preferito. Componenti: 64 lattine di cibo per cani (lavate) 32 LED super luminosi verdi da 10 mm (www.evilmadscientist.com) 32 LED super luminosi blu da 10 mm (www.evilmadscientist.com) Cavo di collegamento da 50' (fornitura elettronica, indovinando perché non ho contato l'utilizzo) 10 pannelli in cedro (ferramenta)2 angolari in alluminio (ferramenta)2 barre in alluminio spesse 1/16 di pollice (ferramenta)8 resistenze 1/4 w 1K (baracca)8 transistor PNP (baracca)8 rilevatori di movimento DP-001 (www.glolab.com)8 lenti di Fresnel (www.glolab.com)5' di guaina termorestringente (per un prodotto finale professionale ct, i colori coordinati sono fantastici)1 alimentatore 9V 800ma (Shack)1 interruttore (Shack)1 PCB rotondo (Shack)31 viti n.8 in ottone (ferramenta)31 dadi n.8 in ottone (ferramenta)31 rondelle n.8 in ottone (Negozio di ferramenta) 32 lenti in vetro (l'idea originale era per carta, pergamena e mica o qualsiasi forma di mascheratura silhouette) 1 cavo di prolunga Strumenti: pistola per colla a caldo (meglio del nastro adesivo) Spelafili (non fare affidamento sui denti, lo strumento nella foto qui è lo strumento migliore per il lavoro)saldatore (non imbrogliarti qui, sono diventato migliore con un ferro migliore)saldatore (flusso)Pistola termica (necessaria solo se stai termoretraendo le tue saldature a filo)aiutare le mani (opzionale ma altamente suggerito)lente di ingrandimento (opzionale)Breadboard (strumento opzionale, ma necessario per chiunque si occupi seriamente della progettazione di circuiti elettronici)1 resistore da 39K (programmazione di sensibilità DP-001)1 resistore da 2,7K (programmazione di permanenza DP-001)1 trapano1 punta da trapano multi-size (un must su una punta da trapano standard)1 cacciavite1 martello (opzionale, rompere un dito del piede rimuove la noia e ted capacità di saldatura 64 led con 128 fili)1 calibro o scala1 colla per legno2 morsetti a vite lunghi Note elettriche: Vcc = positivo sorgenteVdd = positivo FET, l'alimentazione fornisce positivo al rivelatore, il transistor NFET sul DP-001 emette un valore positivo al terminale chiamiamo questo VddVss = source negative. Come artista che lavora principalmente a olio e recentemente in pezzi più high-tech, ho anche voluto incorporare un po' di verde nel mio lavoro. Ho due carlini e sembra che a loro piaccia mangiare tutti i giorni, il che porta a uno spreco di contenitori per il cibo, quindi ho iniziato a conservare le lattine per qualche progetto futuro che sapevo che avrei inventato quando avessi avuto una collezione più grande. Un altro amico artista, che lavora in vetro fuso, ha detto che c'era una mostra con giuria che aveva come tema la "collaborazione" e abbiamo deciso di lavorare insieme su un'opera d'arte. È stata un'occasione perfetta per usare quelle lattine di cibo per cani che stavano prendendo residenza nel mio garage. Con così tante lattine, era evidente che il pezzo doveva assumere la forma di una sorta di matrice, che si illuminava al movimento dello spettatore. Ci siamo incontrati in una caffetteria locale e ho esposto il mio piano, il nome del pezzo è venuto naturale come la natura stessa, una serie di luce che utilizza una carica elettrica. Ecco una rapida descrizione del lavoro e del processo che crea questa opera d'arte.

Passaggio 1: costruire la cornice

I pannelli di cedro sono stati trovati in un negozio di ferramenta locale e sono stati progettati per rivestire gli armadi. Il costo era poco costoso di $ 23 dollari per 12 tavole; erano perfetti per il progetto. Sono stati scelti anche per colore e forma con un ulteriore vantaggio del leggero aroma di cedro.

Per prima cosa la superficie delle tavole è stata levigata e rivestita con un Varithane piatto per evitare che attraggano grasso e sporco durante la manipolazione e per far risaltare il colore del cedro. Le assi sono larghe 3,75" e lunghe 48", perfette affinché la matrice si adatti alla larghezza e all'altezza delle assi creando una spaziatura perfetta per una matrice quadrata. Il diametro del barattolo di cibo per cani è di 3" e trovare una sega a tazza di queste dimensioni è stato facile. Ho misurato la linea centrale delle assi e quindi la distanza tra i centri di due assi affiancate. Utilizzando questa misura ho distanziato i fori lungo la linea verticale delle assi per creare una schiera quadrata di lattine. Questo mi ha fornito un po' di spazio sulla parte superiore e inferiore del pezzo, per bilanciare il pezzo orizzontalmente, sono state aggiunte due assi vuote, una su ciascun lato della matrice. Fai i fori per le lattine usando la sega a tazza da 3", carteggiare il foro e testare la lattina nel foro per testare l'apertura. Incolla i pannelli insieme con una piccola quantità di colla per legno e fissali insieme, lascia asciugare per una notte. Volevo che le estremità delle lattine fossero uniformi e la base in modo che sporgessero attraverso la parte posteriore del pannello di solo 1". Usando pile di pezzi forati che sono stati perforati dalle assi per livellare il pannello completato a faccia in giù in modo che ciascuno possa sporgere di 1" attraverso la parte posteriore. Utilizzando la pistola per colla a caldo, è stata posta una goccia di colla intorno alla base di ciascuna lattina fissandola al pannello. Per dare al pezzo abbastanza forza in modo che i pannelli non si spezzassero e si separassero quando venivano maneggiati, le assi sono state anche legate insieme sulla parte superiore e inferiore con una barra di alluminio piatta e un pezzo di alluminio angolato. La barra piatta poteva essere tralasciata, ma volevo forza e di tanto in tanto ero noto per essere eccessivamente ingegnerizzato. Per prima cosa allineare la barra e la staffa angolare con il bordo del pannello, fissare quindi praticare un singolo foro attraverso la linea centrale verticale di ciascuna tavola, uno in alto e uno in basso. Legateli insieme con le viti, i dadi e le rondelle in ottone. Per dare forza a questa applicazione, una goccia di colla a caldo lungo la lunghezza delle barre e delle assi. Ho anche messo un piccolo cordone di colla a caldo alla base di ogni dado per tenerli in posizione; il telaio è pronto. Quindi prepara le lattine. L'interno delle lattine era di un colore grigio che assorbiva la luce del LED, al fine di ottenere più luce per colpire le lenti e farle rimbalzare, questo è stato ottenuto dipingendo l'interno delle lattine con vernice a pennarello. Il motivo della scelta della vernice per pennarello è dovuto al suo ugello, che è progettato per puntare verso il basso in modo che l'ugello sia dritto, il che rende facile dipingere l'interno delle lattine. Volevo anche che i colori cambiassero leggermente, quindi ho scelto i colori rosso, verde, blu, bianco e giallo; in questo momento, l'aspetto e il colore non mi erano noti poiché il mio amico era impegnato a realizzarli mentre costruivo il telaio e l'elettronica. Per praticare i fori nelle lattine, un trapano standard creava una bava, che era troppo difficile da eliminare e rendeva anche il foro oblungo una volta sbavato. Usando una punta per trapano a gradini, il foro è pulito perché questa punta fresa i bordi del foro mentre esegue il foro creando un foro rotondo perfetto della dimensione giusta per i LED. Successivamente ho misurato il diametro dell'estremità commerciale del DP-001, in modo da poter praticare dei fori nel pannello in modo che potessero sbirciare; scelse un trapano di dimensioni corrispondenti e disegnò uno schema circolare per i fori. Questo era per mantenere la somiglianza coerente con i cerchi. Con tutte le lattine verniciate, forate e installate nel telaio, è tempo di lavorare sull'elettronica.

Passaggio 2: progettazione elettronica

Capisci che sono un principiante nella progettazione elettronica, se alcune delle mie interpretazioni sulle operazioni dei componenti non sono corrette, quindi per favore pubblica un commento in modo che il lettore possa trovare chiarezza. Anche lo strumento spelafili era lo strumento molto prezioso sul banco di lavoro, può salva i tuoi denti se questa è la tua abitudine e puoi salvare la tua sanità mentale quando spela centinaia di fili; questo è uno strumento poco costoso, ma un ottimo strumento. Prima di aggiungere tutta l'elettronica, è meglio creare un progetto e poi testare il funzionamento del circuito. La dissaldatura non è il modo per progredire e in questo modo puoi sprecare molte parti buone. Il primo ordine del giorno è calcolare i valori dei componenti e definire i requisiti di alimentazione del circuito. Il primo componente è il rilevatore di movimento DP-001, che ha un intervallo di requisiti di alimentazione da un minimo di 4 V CC a un massimo di 15 V CC, il che ci offre una buona gamma con cui lavorare. Il circuito guiderà 65 LED e ciascun LED è valutato per assorbire 20 mA di corrente massima. 65 x.020A = 1.3A (64 LED in lattine e 1 per una luce di alimentazione), la corrente necessaria per il DP-001 è un basso 45 microampere o.000045A x 8 = 00036A, che è un requisito di potenza molto basso. I ho scelto un trasformatore di alimentazione CC 12v 800mA, rendendomi conto che non avrei avuto tutti i LED accesi contemporaneamente, e nessuno sarà mai acceso molto a lungo, questo ha molta potenza. Ora che sappiamo quale potenza guiderà i LED, dobbiamo calcolare la dimensione dei resistori di limitazione che impediranno ai LED di bruciarsi mantenendoli il più luminosi possibile. Questo è un semplice compito di usare la legge di Ohm per determinare quanta resistenza ha bisogno ogni LED per mantenersi fresco e luminoso. Le specifiche dei LED dicono che la corrente massima non deve superare.020A (20mA), puoi spingere questo valore per renderli più luminosi se la durata "on" è abbastanza breve. Calcolando la resistenza necessaria, prendere la tensione e dividerla per il valore massimo della corrente. 12v CC /.020mA = 600 ohm. Volevo ottenere la massima luce da ciascun LED, quindi è stato scelto un resistore da 470 ohm. Ricorda che le luci non saranno accese continuamente, quindi il pericolo di bruciarle è piccolo, inoltre 470 è vicino a 600. Per verificare quanta corrente sarà essere disegnato attraverso il LED se usiamo un resistore da 470 ohm dividiamo 12v per 470 ohm per eguagliare.0255mA, una differenza di.0055mA, che è trascurabile. I rilevatori di movimento DP-001 possono assorbire solo 100mA di corrente, quindi pilotare tutti i 64 I LED di un modulo non funzionerebbero, inoltre si accenderebbero tutti contemporaneamente, il che sarebbe meno efficace e un po' noioso. Se dividiamo i 64 LED per 8 e usiamo 8 rilevatori DP-001, ciascuno dei quali pilota 8 LED per una corrente totale di 160 mA per rivelatore, è ancora troppo per il DP-001 che ha un valore di caduta massimo di 100 mA. La specifica 2N3906 dice che può scendere da 10 microampere a 100 milliampere, ma preferirei rischiare un transitore rispetto al modulo di rilevamento del movimento. Come scelgo un transistor che funzionerà nel nostro circuito: ci sono due tipi fondamentali di transistor di commutazione che esamineremo, un transistor NPN o PNP. La designazione NPN e PNP ne descrive le porte e il funzionamento. Ho scelto un resistore PNP generico, il 2N3906, non dovrà dissipare molto calore ed è adatto a questo progetto. I transistor hanno tre connettori chiamati base, collettore ed emettitore. Sono accesi da una tensione rilevata alla loro base, che aprirà il gate e consentirà a più corrente di fluire tra il collettore e l'emettitore. La differenza di funzionamento tra NPN e PNP è che l'NPN si accenderà se la base ha un tensione positiva di 0,7 V o più e si spegnerà al di sotto di questo valore. Il PNP è polarizzato inversamente e si accende quando la base rileva una bassa tensione inferiore a.07v e si accende al di sopra di questo valore. I LED vengono accesi utilizzando il terminale del DP-001 per accendere il transistor che consentirà alla corrente di fluire attraverso i LED. Il DP-001 emette un "alto" al terminale di uscita e diventa "basso" verso il negativo quando viene rilevato un movimento. Una breve nota sui transistor PNP e NPN, non entrerò nella costruzione di questi componenti, solo sul fatto che si comportano in modo opposto perché sono polarizzati in modo opposto. Il transistor NPN condurrà la corrente tra il collettore e l'emettitore se c'è una differenza di valore di tensione positiva tra la base e l'emettitore, mentre il PNP condurrà la corrente tra il collettore e l'emettitore se la base rileva una tensione inferiore tra la base e l'emettitore. Non possiamo usare un transistor NPN perché viene commutato quando c'è un "alto" sulla sua base rispetto al suo emettitore. Ricorda, il DP-001 diventa "basso" quando viene rilevato un movimento. Quindi ho scelto di utilizzare transistor PNP poiché vengono attivati da un "basso" sulla base rispetto all'emettitore, consentendo alla corrente di fluire attraverso il transistor quando il terminale del DP-001 diventa "basso" con il rilevamento del movimento IR. Il circuito sottostante è un semplice circuito che mostra come funzionerà il sistema, per aggiungere altri 7 rilevatori, resistori e LED tutto ciò che dobbiamo fare è copiare questo disegno otto volte. Ecco una parte della logica che è stata inserita nel circuito progettato di seguito, quindi che funzioni come previsto e che i componenti non brucino in una nuvola di fumo blu. Non abbiamo bisogno che la corrente fluisca attraverso l'uscita del terminale del DP-001 e attraverso la base del transistor 2N3906, abbiamo solo bisogno di avere un interruttore logico tra "alto" e "basso", per ridurre la corrente attraverso la base del transistor aggiungere un resistore da 1k ohm (r1) all'uscita del terminale DP-001 e alla base del transistor 2N3906. Prima di collegare l'anodo del LED al transistor, posizioniamo tra i due componenti un resistore di limitazione di corrente (r2) con un valore di resistenza di 470 ohm. Quando il DP-001 non rileva movimento il suo terminale di uscita sarà "alto" (Vdd) e questo valore alto verrà rilevato alla base del nostro transistor, bloccando il flusso di corrente tra il collettore e l'emettitore. Quando il DP-001 rileva il movimento, il terminale di uscita diventa "basso" (Vss) e il transistor si accende e consente alla corrente di fluire tra il collettore e l'emettitore, accendendo il LED, il resistore da 470 ohm limiterà il calore che causa la corrente attraverso il LED.

Passaggio 3: costruire il circuito

Suggerisco di investire in almeno una breadboard di dimensioni medie, è il buon strumento per un armeggiare di circuiti. Per prima cosa ho testato il design semplice utilizzando il DP-001, resistori di limitazione, transistor di commutazione e LED. Quando ha funzionato come previsto, ho costruito il circuito di commutazione con tutti e otto i transistor e i resistori e li ho collegati tutti per un test finale.

Il semplice circuito è stato testato, quando il movimento IR è passato davanti al rilevatore il LED si è acceso. A questo punto era il momento di saldare i fili a tutti i LED, quindi cablare tutti i rilevatori con il loro positivo (rosso), negativo (nero) e terminale di uscita (verde). Per risparmiare spazio sul circuito, ho posizionato il resistore di limitazione della corrente (r2) in linea con il filo che era legato al lato del collettore del transistor. Le foto sotto mostrano il circuito "fiore", notare le linee gialle e rosse, ognuna ha un resistore di limitazione di corrente (r2) in linea e ricoperto di termoretraibile. Preparare ora i 64 LED con tutti i loro cavi positivi e negativi; è qui che il martello torna utile per alleviare la noia, scegli di spaccare un dito del piede perché hai bisogno delle tue dita per finire il lavoro. Collegando tutti gli otto rilevatori, transistor, LED, li ho cablati sulla breadboard, con un gesto della mano, otto LED si sono accesi e poi spenti. Era ora di collegare tutto insieme. Poiché ogni rilevatore guiderà otto LED, ho creato uno schema di gruppi di LED, assicurandomi di distribuire i LED che si accenderebbero da un qualsiasi rilevatore. Lega insieme tutti i cavi positivi di un gruppo di 8 LED. Ora prendi gli otto gruppi di cavi negativi e collegali tutti alla massa comune sull'alimentatore. Ciascun gruppo di LED è stato agganciato al collettore dei transistor; positivo e la massa era collegata al circuito. Il lato emettitore dei transistor era direttamente collegato a Vdd e il lato collettore collegato all'anodo del LED attraverso il resistore di limitazione mentre il catodo del LED era collegato a massa. Il test del circuito ha funzionato; la parte successiva è stata incollare a caldo tutti i LED nelle loro lattine, mantenendo un instradamento ordinato dei cavi. Il fiore del circuito è stato legato sul retro del pannello dell'array a una staffa metallica con sul retro delle fascette del pannello. Successivamente ho legato ogni gruppo di 8 LED conduttori positivi al collettore di un transistor sul fiore. Quindi incolla tutti i rilevatori di movimento nei fori praticati in precedenza, assicurati di utilizzare una buona gestione dei cavi per evitare che il nido di cavi si allontani da te. Sul lato anteriore del pannello dell'array ho incollato a caldo le lenti di Fresnel davanti a ciascun rilevatore. Una volta posizionate le lenti di Fresnel, la sensibilità dei rilevatori è stata notevolmente aumentata. Il trasformatore da parete dell'alimentatore da 12 V CC è stato quindi montato sul lato posteriore del pannello con il cavo positivo collegato all'interruttore e l'altra estremità alla connessione positiva del fiore del circuito. I cavi di massa del fiore e del rilevatore di movimento erano collegati al terreno comune del sistema. Il cavo di prolunga è stato fissato saldamente al trasformatore con fascette per evitare che qualsiasi trazione del cavo possa scollegare l'alimentazione. L'interruttore è stato montato sul bordo posteriore del pannello con colla a caldo. Ho usato alcune cinghie per il passaggio dei tubi per appendere questo pezzo al muro (prima immagine), erano temporanei e sono stati scelti per mantenere la somiglianza dei cerchi nel design generale. Sono già stati scambiati anelli a D e fermaporta per tenere il pannello lontano dal muro. Questo pezzo è molto divertente con cui giocare, mentre lo spettatore si muove, i modelli di luce danzano con il movimento. In futuro, potrei ricablare questo pezzo aggiungendo un microcontrollore e charlieplex le luci creando schemi fantastici quando non c'è movimento per un determinato periodo di tempo.