Nesting Hive Lights - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Ich wollte ein interaktives Lichtdisplay erstellen, das es dem Einzelnen ermöglicht, Lichtbilder pixelartig zu zeichnen. Da ich mit dem Lite-Brite aufgewachsen bin, habe ich dies als Ausgangspunkt für die Idee genommen.

Die größere Größe der Leuchten bedeutete, dass die physische Größe des Gesamtdesigns ziemlich umständlich wurde, also zerlegte man die Leuchten in einzelne Module…

Ich nenne diese Schwarmlichter. Sie können Ihre eigenen vergrößern, indem Sie diese Anweisungen befolgen.

Jedes Modul verfügt über einen Mikrocontroller und ein LED-Modul, das vom Benutzer einstellbar ist, um eine von 4 Farben im RGBW-Spektrum auszugeben.

Diese Art von LED wird am besten bei Umgebungslichtern mit niedrigerem Niveau betrachtet, dazu später mehr.

Die Farbe wird durch Drehen des Lichtrahmens auf der Oberseite des Moduls geändert.

Die Module verfügen über 6 Steckdosen, über die sie mit weiteren Modulen verbunden werden können.

Ein Modul wurde leicht verändert, um direkte Anbringung von Strombausteinen zu ermöglichen. Ich schätze, dass nur 1 Strommodul benötigt wird, um 24 Module mit Strom zu versorgen.

Dies ist eine frühe Proof-of-Concept-Version des fertigen Projekts.

Ich habe die. STL-Dateien eingefügt, wenn Sie Ihre eigenen erstellen möchten. Beachten Sie jedoch, dass die Kosten drastisch steigen, je komplexer das Muster ist, das Sie erstellen möchten.

Schritt 1: Die Teile

Ich habe einen 3D-Drucker verwendet, um die benötigten Teile zu erstellen, mein bevorzugter Kunststoff ist ABS. Alle Druckdateien sind hier enthalten.

Drucken Sie die 7 einzigartigen Teile (ein Stück erfordert 6 Kopien), die für jedes Modul benötigt werden. Die Originalschale ist nicht ganz das erste Original. Es durchlief 4 Designänderungen, bevor ich zu diesem kam, das recht brauchbar und robust ist. Im Inneren des Moduls ist Platz für 6 Magnete sowie Antriebsräder für den Lichtwechselmechanismus. Die Zahnräder haben eine Abdeckung, die für einen ordnungsgemäßen Betrieb in den Schienen befestigt wird.

Es gibt 2 Versionen der ShellBase. Eine ist vollständig, die meiner Meinung nach sauberer aussah, aber ein absoluter Albtraum war, um die Kontakte einzupassen. Ich teilte die Kontaktpads in zwei Hälften und erstellte zwei verschiedene Muster, die die Kontaktinstallation viel einfacher machten, aber ich habe etwas von der Ästhetik geopfert.

Das LED-Fenster ist ein undurchsichtiges Quadrat aus Kunststoff 22 mm quadratisch, sehr leicht mit einem Rasiermesser zu schneiden, daher die quadratische Form. Dies wird von einer äußeren Blende gehalten, die als Knopf dient, um die Lichter durch alle im Mikrocontroller programmierten Farbschemata auszuschalten.

Ich habe die Arduino Neopixel-Bibliothek und einen einfachen Farbwechselcode für die RGBW-LEDs verwendet, die ich von Amazon erworben habe. Der Code befindet sich in Schritt 6.

Schritt 2: Attraktion

Ich habe ein einfaches Werkzeug gebaut, um bei diesem Prozess zu helfen. Es ist der gelbe Teil, der hier unter dem invertierten Modul angezeigt wird. Von oben beginnend werden Ringmagnete mit wechselnder Polarität in die Nuten eingesetzt. Diese werden dann festgeklebt.

Der Modulkörper wird wie abgebildet mit dem POT-Zahnradausschnitt in der Nähe der Schlaufe am Werkzeug platziert. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Module die gleiche Magnetausrichtung haben. Dies ist sehr wichtig, um einen Kurzschluss zu vermeiden.

Platzieren Sie für den Modulkörper Magnete (12 mm x 2 mm) in wechselnder Polarität in die 6 Magnettaschen um den Umfang der Außenhülle.

Die Magnete sind 12 mm x 2 mm groß und online bei zahlreichen Anbietern erhältlich. Insgesamt werden für jedes Modul 7 Magnete benötigt.

Die Druckdatei der Magnetvorlage ist beigefügt

Schritt 3: Modulmontage

Setzen Sie das Potentiometer-Zahnrad in die kleine Zahnradspur ein und legen Sie dann den quadratischen Zahnradkegelteil in die größere Zahnradspur, wobei der lange Teil von innen durch die Außenschale geht.

Das gewählte Potentiometer ist ein mechanisch begrenzter Typ mit 1 Umdrehung. Dieser wird mit Kleber an der Getriebeabdeckung befestigt. Es ist wichtig, dass die Welle des winzigen Antriebszahnrads mit dem Potentiometer zusammenpasst, die Potentiometer verhindern das Überdrehen der Lichtblende.

Ja, dies erwies sich als nicht so robust und wurde in nachfolgenden Builds behoben.

Platzieren Sie das Getriebeabdeckungsteil mit der Schienenseite zur Linsenöffnung und befestigen Sie es mit Klebstoff. Heißkleber funktioniert, aber es ist nicht ideal für den Langzeitgebrauch.

Positionieren Sie die lichtundurchlässige Linse in der quadratischen Öffnung oben am Antriebszahnrad. Drücken Sie dann die äußere Blende fest. Ich habe diese Teile so entworfen, dass sie eine Presspassung haben und es ziemlich schwierig sein wird, sie zu entfernen, wenn sie nicht richtig positioniert sind.

Schließlich benutzte ich wärmefixierte Schraubeneinsätze, um die Schalenbasis zu halten.

Schritt 4: Kontakt

Für die elektrischen Verbindungen zwischen den Modulen habe ich Federkontakte von DigiKey verwendet.

In die untere Gehäuseabdeckung müssen Kontakte eingefügt werden. Dies geschieht mit den flachen Spitzen in der Mulde und den spitzen Federn auf den Gipfeln. Jedes Modul hat 6 von jedem Kontakt. Für jedes Modul sind nur Strom und Masse vorgesehen.

Um diese zu verdrahten, müssen Sie die benachbarten Pads zwischen den Pad-Räumen, die von Spitze zu Tal verdrahtet sind, miteinander verbinden. Beginnen Sie bei einem der Kontaktpaare, das kein Schraubloch zwischen sich hat, und machen Sie im Uhrzeigersinn den ersten Talgrund und die erste Spitzenleistung. Verbinden Sie diese Spitze mit dem nächsten Kontaktpad-Tal, verbinden Sie weiter Spitze zu Tal, bis Sie die 6 Pads abgeschlossen haben. Von hier aus nehmen Sie den ersten Satz Fahrdrahtbrücken und verbinden ihn mit Strom, dann den nächsten Satz mit Masse usw. Auf diese Weise gibt es abwechselnde Strom- und Masseverbindungen. Jetzt sind alle 6 Kontaktpunkte mit Strom versorgt und geerdet. Benachbarte Pads haben die umgekehrte Polarität.

Durch die gleiche Verdrahtung aller Pads (positive Überbrückung der Schraubenlöcher in der Basis) für jedes Modul und bei korrekter Installation der Magnete, der Kombination aus Pad-Design und Abstoßung, ist es fast unmöglich, 2 Module zu zwingen, einen Kurzschluss aufrechtzuerhalten Szenario. Zukünftige Revisionen haben interne Sicherungen.

Die Spitzen der Kontaktpads wurden mit ABS-Kleber an Ort und Stelle gehalten.

Im Boden der Schale befindet sich ein zusätzlicher Magnet zur Befestigung an Metalloberflächen.

Schritt 5: Leistungsmodul

Ein Modul wurde geändert und dient als Stromeingangspunkt. Es soll von einer Standard-5V-Wandwarze mit Strom versorgt werden.

Als Ersatz für einen der Kontaktpunktsätze wurde ein Fassstopfen eingesetzt.

Dies geschah durch Abschneiden eines der Kontaktpads und Trimmen einer Seite des Steckers.

Es wird in Reihe mit den anderen Pads auf dem Modul gelötet.

Schritt 6: Controller-Übersicht

Ich habe LED-Module von Amazon verwendet

Der Code ist etwas klobig, aber er funktioniert, ich habe ihn hier eingefügt.

Diese wurden in einer 3er Modulreihe verbunden. Die Anschlüsse mussten im Arduino NeoPixel-Format gelötet werden. Die Reihe wurde auf die Lünettenzahnradabdeckung geklebt.

Ich entschied mich dafür, jedem Modul ein Gehirn zu geben, da die Logistik, seriell verbundene Lichter und zufällige analoge Schnittstellen in erwarteter Weise mit einem zentralen Geist kommunizieren zu lassen, der Umfang des hier vorgestellten Konzeptentwurfs war.

In kleineren Mengen schien der Arduino Nano-Controller eine gute Wahl zu sein, da er die eingebauten Peripheriegeräte hatte, die ich für diese Aufgabe brauchte.

Die Lötverbindungen sind Potentiometerstrom und Modulstrom zum 5V-Port des Nano. Die Masse wird mit dem GND-Port des Nano verbunden. Der Potentiometerwischer geht zum A0-Port und die LED-Datenleitung geht durch einen 300 Ohm Widerstand zu D2 am Nano. Die Powerkontakte wurden rot mit Vin und weiß mit GND. verdrahtet

Die Grundfunktion wurde überprüft. Das Potentiometer wird gedreht, eine entsprechende Leuchte aktiviert.

Die Lichter sind in dieser Version irgendwie anämisch, da ich mich für die Verwendung von RGBW-Modulen entschieden habe, spätere Versionen verwenden tageslichtlesbare LEDs. Die Lichtsteuerung stammt aus dem Arduino NEO-Pixelprogrammkatalog. Das Potentiometer wird über die analogen Eingangspins eingelesen und im Programm in eine Farbkarte übersetzt. Diese wird dann an das serielle LED-Modul ausgegeben.

Schritt 7: Darüber hinaus gehen

Der Schlüssel zu diesen Lichtern ist Quantität. Je mehr verknüpfte Module, desto besser die Darstellung.

Da diese Leuchten in kleinen Stückzahlen teuer zu produzieren sind, initiiere ich eine Crowdfunding-Kampagne, um diese in großem Stil produzieren zu lassen.

Die Leuchte wurde für die Produktion komplett überarbeitet.

Während der primäre Betriebsmodus die direkte Manipulation ist, verfügen diese jetzt über eine zusätzliche zentrale Kommunikation für den Fernzugriff und die Steuerung, um die lokale Bedienung zu übersteuern

zusätzliche Funktionen sind wie folgt:

Die physische interne Struktur wurde vollständig mit kundenspezifischen Leiterplatten mit dedizierten Mikrocontrollern und tageslichtlesbaren Lichtern aktualisiert. Zusätzliche Funktionen wie eindeutige digitale Seriennummern, konfigurierbare Module und mehr Farben.

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