RGB LED Fiber Optic Tree (auch bekannt als Project Sparkle) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Finden Sie Ihr Zimmer etwas zu langweilig? Möchten Sie ihm ein wenig Glanz verleihen? Lesen Sie hier, wie man eine RGB-LED nimmt, ein paar Glasfaserkabel hinzufügt und sie zum Glänzen bringt!

Das grundlegende Ziel von Project Sparkle ist es, eine superhelle LED plus ein endglühendes Glasfaserkabel zu nehmen und an ein Arduino anzuschließen, um einen schönen Lichteffekt zu erzielen. Dies ist eine Nachahmung von Glasfaser-Sternkacheln / -decken, die jedoch vertikal montiert sind, da ich nicht in meine Decke bohren kann, und verwendet keinen vorgefertigten Illuminator, um die Glasfaserkabel zu beleuchten. Es ist also wirklich eine Möglichkeit, coole Glasfasereffekte zu erzielen, ohne in teure Beleuchtungskörper zu investieren. Die Verbindung über LED mit einem Arduino bietet auch jede Art von Anpassung und Farbveredelung! Das Beste aus beiden Welten!Materialien: 10W LED - 5 $ - eBay. **Achtung, das ist sehr hell. Betrachten Sie dies NICHT direkt, wenn es eingeschaltet ist. Kleben Sie es zum Testen unter eine Schachtel oder eine andere geeignete Abdeckung ** Glasfaser-Endglühdraht - ~ $ 25-30 - Ich habe es online bei TriNorthLighting gekauft. Glasfaserkabel werden im Allgemeinen am Fuß mit unterschiedlichen Litzennummern innerhalb des Kabels verkauft. Je weniger Litzen in einem Kabel enthalten sind, desto dicker ist in der Regel jeder einzelne Draht, was insgesamt einen helleren Endpunkt bedeutet. Auf dieser Seite finden Sie eine praktische Tabelle zur Kabelanzahl im Vergleich zur Breite. 12 V, 2 Ampere Netzteil - ~ $ 10 - Ich hatte ein herumliegendes. Geheimmaterial: Die meisten dieser Teile sind Dinge, die die Leute haben werden und für andere Projekte wiederverwendet werden können Arduino - $ 25-30 - Ich habe ein Arduino Uno R3 Breadboard verwendet - ~ 5 US-Dollar Lötkolben - Irgendwo von 10 US-Dollar bis zu einer Größenordnung höher Schaltungskomponenten - jedes kostet nur ein paar Cent, das kniffligere Problem ist wahrscheinlich, wo man sie heutzutage bekommt Draht, Abisolierzangen, Schneider usw. Tüll - 5 US-Dollar - von einem Handwerker gekauft Geschäft. Es ist das Material, das ich verwendet habe, um die Glasfaserstränge an die Wand zu weben

Schritt 1: Übersicht der Schaltungskomponenten

Außer dem Grunddraht (und der LED) hat unsere Schaltung zwei Hauptkomponenten: Transistoren und Widerstände. Transistoren Wir haben also eine 10W-LED, ein Stromkabel und ein Arduino. Das Ziel ist es, die LED mit dem Steckbrett zu verbinden und das Arduino an das gleiche Steckbrett anzuschließen, damit das Arduino einen Wert ausgeben kann und die LED bei einer bestimmten Helligkeit einschaltet (entsprechend dem Wert, den das Arduino ausgegeben hat). Das Problem ist, dass das Arduino nur 5 V liefern kann, unsere LED jedoch 12 V benötigt (Hinweis: Dies kann sich je nach verwendeter Power-LED ändern). Hier kommt das Netzteil ins Spiel. "Wie werden wir jemals Arduino, LED und Netzteil miteinander verbinden?!" Sie könnten fragen. Die Antwort ist Magie. Die Magie der TRANSISTOREN! Vereinfacht gesagt ist ein Transistor ein Verstärker oder ein Schalter. In diesem Fall verwenden wir es als Schalter. Es wird an einem Pin mit dem Arduino, einem anderen Pin mit der Stromversorgung und einem dritten mit der LED verbunden. Wenn das Arduino einen Strom über einen bestimmten Schwellenwert sendet, schaltet sich der Transistor ein und lässt die Versorgungsspannung durch ihn laufen, wodurch die LED aufleuchtet. Wenn nicht genügend Strom vom Arduino zur Verfügung steht, lässt der Transistor die Stromversorgung nicht durch und die LED ist aus. Der schaltende Transistor ist als Schalt- oder Sperrschichttransistor bekannt. Es gibt viele verschiedene Typen, die unterschiedliche Eigenschaften haben, wie die an den Pins benötigte Spannung, die Verstärkung usw. Ich ermutige jeden, der interessiert ist, mehr über Transistoren zu lesen, um sie besser zu verstehen. Die 10W LED hat insgesamt vier Pins, auf der einen Seite die Masse und auf der anderen Seite einen Pin für jede Farbe. Wenn wir jede Farbe separat ansteuern wollen (um jede Farbkombination von RGB darstellen zu können), muss jede Farbe einen eigenen Transistor haben, also brauchen wir insgesamt drei Transistoren. Weitere Details zu den verwendeten Transistoren finden Sie im nächsten Schritt. Widerstände Nachdem wir nun herausgefunden haben, wie die LED eingeschaltet wird, gibt es ein weiteres Problem. All diese Macht ist nicht unbedingt eine gute Sache! Wir möchten die LED nicht kurzschließen, daher müssen Widerstände hinzugefügt werden. Von den vier Pins der LED benötigt der Massestift keinen Widerstand, da er nur auf Masse geht. Aber die drei Farbstifte benötigen mindestens einen Widerstand, und da verschiedene Farben unterschiedliche Spannungen ziehen, sind sie nicht unbedingt die gleichen Widerstände. "Wie werden wir diese Werte jemals herausfinden?!" Sie könnten fragen. Nun, die Antwort ist MAGIE. Die Magie der MATHEMATIK! (Lesen Sie weiter, es lohnt sich, versprochen…)

Schritt 2: Schaltungskomponenten berechnen

Transistortyp Wie im vorherigen Schritt erwähnt, handelt es sich bei den hier verwendeten Transistoren um schaltende Transistoren. Welcher spezifische Transistortyp in einer Schaltung benötigt wird, hängt davon ab, was die Schaltung erfordert, aber in dieser Schaltung ist ein 2N2219-Transistor geeignet. Beachten Sie, dass Sie einen anderen Transistor als 2N2219 verwenden können, solange er die richtigen Spezifikationen für die Schaltung hat, an der Sie arbeiten. (Der üblichere 2N2222-Transistor sollte auch geeignet sein) Je nach Transistortyp sind die drei Pins am Transistor entweder "Emitter, Basis, Kollektor" oder "Gate, Source, Drain". Der Typ 2N2219 ist der erstere. Es gibt viele Arten von Transistorgehäusen. Um zu bestimmen, welcher Pin dem Emitter, der Basis und dem Kollektor entspricht, ist es an der Zeit, Ihr Datenblatt zu konsultieren! Der Transistor benötigt auch zwei Widerstände. Man verbindet die Basis des Transistors mit dem Arduino - dies kann ein beliebiger Wert sein, im Allgemeinen um 1kΩ. Dies wird verwendet, damit jeder Störstrom vom Arduino nicht dazu führt, dass der Transistor auslöst und das Licht versehentlich einschaltet. Der zweite benötigte Widerstand verbindet die Basis mit Masse und ist im Allgemeinen ein großer Wert wie 10kΩWiderstandstypen Um die Stromversorgung an die LED anzuschließen, müssen wir einige Widerstände verwenden. Jede Farbe der LED hat einen anderen erforderlichen Spannungseingang. Die spezifischen Werte hängen von Ihrer verwendeten LED ab, aber für eine Standard-10W-LED liegen diese wahrscheinlich im richtigen Bereich: Rot - 6-8 V Grün - 9-12 V Blau - 9-11 V Strombedarf der LED: 3 Milliampere (mA) Versorgungsspannung: 12 V Die Situation ist also: Wir verwenden ein 12 V Netzteil zum Einschalten der LED und jede Farbe sollte eine niedrigere Spannung erhalten. Wir müssen Widerstände verwenden, um die Spannung zu verringern, die jede Farbe auf der LED tatsächlich sieht. Um den erforderlichen Widerstandswert zu bestimmen, ist es an der Zeit, das Ohmsche Gesetz zu konsultieren. Zum Beispiel für die rote Farbe: Spannung = Strom * Widerstand …. Umschreiben Widerstand = Spannung (Abfall) / Strom Widerstand = 4 V / 0,3 A = 13,3 (Der Wert von 4 V ist von 12 V (Stromversorgung) - maximal roter Bereich (8 V)) Wir sind aber noch nicht fertig. Abhängig von Ihrem Widerstandstyp (d.h. seiner Größe) kann nur eine bestimmte Menge an Leistung von ihm abgeleitet werden. Wenn wir Widerstände verwenden, die nicht genug Leistung ableiten können, brennen wir sie aus. Die Formel zur Berechnung der Leistung über den Widerstand ergibt sich aus dem Ohmschen Gesetz: Leistung = Spannung * Strom. Leistung = 4V * 0,3 A = 1,2 W Dies bedeutet, dass wir einen Widerstand von 13,3 Ω, 1,2 W (mindestens) benötigen, um sicherzustellen, dass unsere LED sicher ist. Das Problem ist, dass die meisten gebräuchlichen Widerstände mit 1/4 W oder weniger geliefert werden. Was ist zu tun?! Mit der Magie der Parallelschaltung von Widerständen können wir das Problem beheben. Durch die Parallelschaltung von vier (1/4 W) Widerständen addiert sich die Gesamtverlustleistung auf 1 W. (Idealerweise würden wir fünf Widerstände parallel hinzufügen, aber da 1,2 W nur gesehen werden, wenn es maximal leuchtet und gen wir verwenden etwas weniger). Durch das parallele Hinzufügen von Widerständen nimmt deren Widerstand proportional ab (d. h. wenn wir vier 13,3 Ω-Widerstände parallel kombinieren, beträgt der Gesamtwiderstand nur ~3 Ω) Um den richtigen Widerstand und die richtige Verlustleistung zu erhalten, können wir vier 68 Ω 1/4W-Widerstände in kombinieren parallel. Wir erhalten diese Zahl, indem wir 13,3 mit vier multiplizieren, was ~ 53 Ω entspricht, und dann den nächsthöheren Standardwert für einen Widerstand nehmen. Insgesamt: Um die rote Farbe mit Strom zu versorgen, müssen wir entweder einen 13,3Ω 1W Widerstand oder vier 68Ω 1/4W Widerstände parallel verwenden. Um den für die anderen Farben benötigten Widerstand zu berechnen, verwenden Sie das gleiche Verfahren. Zusammenfassung der erforderlichen Schaltungskomponenten: 3 x 2N2219-Transistoren 3 x 1kΩ-Widerstände 3 x 10kΩ-Widerstände Rot: 4 x 68Ω 1/4 W-Widerstände Blau: 4 x 27Ω 1/ 4W Widerstände Grün: 4 x 27 Ω 1/4W Widerstände

Schritt 3: Schaltplan / Aufbau der Schaltung

Nachdem Sie die Mathematik durchgegangen und alle erforderlichen Teile gesammelt haben, ist es an der Zeit, sie zusammenzusetzen!

Nehmen Sie zuerst Ihr Netzteil und trennen Sie die Verbindung, die es am Ende hat, und isolieren Sie die Strom- und Erdungskabel. Fügen Sie das Erdungskabel zu einer der Steckbrettschienen hinzu. Löten Sie das Stromkabel, um die erforderlichen Widerstände auf die LED zu löten. Bauen Sie dann die Schaltung wie im Schaltplan angegeben auf. Beachten Sie, dass alle Erdungen in der Schaltung (Arduino-Masse, Transistor-Masse, Stromversorgungs-Masse) auf irgendeine Weise miteinander verbunden werden müssen.

Schritt 4: Arduino-Code

Wir sind fast da! Zeit, unsere Schaltung mit dem Arduino zu verbinden.

Der Code hier führt nur die RGB-LED durch einen Farbzyklus (d. h. überprüft den gesamten Regenbogen). Wenn Sie mit Arduino vertraut sind, ist dies nicht zu kompliziert. Dieser Code wurde ursprünglich nicht von mir geschrieben, aber ich kann mich ehrlich gesagt nicht erinnern, woher ich ihn heruntergeladen habe; es war Open Source. Wenn ich mich erinnere oder jemand die Quelle kennt, werde ich sie gerne zitieren. Die Skizze ist unten eingefügt. Stellen Sie einfach sicher, dass die Pin-Werte in der Skizze den Pins auf dem Arduino entsprechen, das zum Verbinden mit der LED verwendet wird. Der Code sendet lediglich einen individuellen Wert (von 0 bis 255) an jeden der LED-Farbstifte. Wenn Sie möchten, dass eine bestimmte Farbe angezeigt wird, sehen Sie sich eine RGB-Farbkarte an // Lässt eine RGB-LED durch einen Farbradzyklus laufen int Helligkeit = 0; // wie hell die LED ist. Maximalwert ist 255 int rad = 0; #define ROT 10 #define BLAU 11 #define GRÜN 9 void setup () {// deklariere Pins als Ausgang: pinMode (RED, OUTPUT); pinMode (GRÜN, AUSGANG); pinMode (BLAU, AUSGANG); } // von 0 bis 127 void displayColor (uint16_t WheelPos) {byte r, g, b; switch(WheelPos / 128) {Fall 0: r = 127 - WheelPos % 128; // Rot nach unten g = WheelPos % 128; // Grün auf b = 0; // Blau aus Pause; Fall 1: g = 127 - WheelPos % 128; // grün nach unten b = WheelPos % 128; // blau nach oben r = 0; // Rot aus Pause; Fall 2: b = 127 - WheelPos % 128; // blau nach unten r = WheelPos % 128; // rot nach oben g = 0; // Grüne Pause; } analogWrite (ROT, r*2); analogWrite (GRÜN, g*2); analogWrite (BLAU, b*2); aufrechtzuerhalten. Void Schleife () { DisplayColor (rad); Verzögerung (40); rad = (rad + 1) % 384; }

Schritt 5: Hinzufügen der Glasfaserkabel

Auch wenn Sie diesen Schritt nicht abschließen, ist das Schöne daran, dass wir jetzt eine fantastische, helle, vollständig anpassbare RGB-LED haben. Ich habe mich entschieden, es mit Glasfaser zu kombinieren, aber Sie können wirklich alles tun, was Sie wollen! Machen Sie ein süßes Rampenlicht? Eine Discokugel anzünden? So viele Möglichkeiten!

Ich kaufte ursprünglich 5 Fuß 50-Strang-Faser, 10 Fuß 12-Strang-Faser und 5 Fuß 25-Strang-Faser. Am Ende habe ich die Länge halbiert, damit ich mehr Stellen habe, obwohl die Drähte selbst kürzer waren. Ich entschied mich, einen Baum zu machen, da ich sie nicht durch eine Wand montieren konnte. Der Tüll wurde mit Gummizement an die Wand geklebt (Tüll ist ziemlich leicht, daher könnte Klebeband ausreichend sein). Die Fasern werden durch den Tüll zu einem baumartigen Muster gefädelt. Mit einer leeren/ausgetrockneten Getränkedose wird die LED unten platziert und die Fasern werden oben hinzugefügt. Das größte Problem zu diesem Zeitpunkt besteht darin, sicherzustellen, dass das Licht durch die Fasern geht, anstatt nur durch die Oberseite der Getränkedose. Es kann helfen, die Fasern fest in Folie zu wickeln, aber ich schlage vor, jedes Setup auszuprobieren, das Ihrer Meinung nach funktionieren könnte. Setzen Sie all diese Teile zusammen und wir haben unseren Baum!

Schritt 6: Partyzeit

Es bleibt nichts anderes übrig, als das Licht zu dimmen, das Arduino mit Strom zu versorgen und sich im Licht unseres neuen Glasfaser-Setups zu sonnen!

Ich habe auch ein Video von der Einrichtung angehängt. Es sieht persönlich besser aus, aber Sie können sehen, wie es sich langsam durch einen Farbkreis bewegt.