Die Ladung des Lichtgitters - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:23

Dies ist eine Reihe von leeren Hundefutterdosen, jede mit einem einzelnen LED-Licht im Inneren und einer farbigen Linse an der Öffnung. Die LEDs werden durch Bewegungsmelder gesteuert, die durch Interaktion des Betrachters ausgelöst werden. Durch die Verwendung von LEDs als Lichtquelle für jede der Dosen ist der Strombedarf gering. Die Schaltung verwendet eine kleine Menge von Komponenten zum Ansteuern der LEDs, und diese Anleitung wird detailliert beschreiben, wie Bewegungsmelder, Transistoren, Widerstände und LEDs verwendet werden, um die interaktive Lichtshow zu erstellen. Ich bin ein Neuling in der Elektronik und habe erst vor kurzem erstellte mein erstes Schaltungsdesign und baute dieses Projekt mit Erfolg. Jeder, der sich für Elektronik interessiert, könnte mein Fachwissen als erfolgreicher Anfänger durch Lesen und Handeln leicht erreichen. Meine einzige Weisheit ist, dass, wenn man sich bessere Werkzeuge leisten kann, dies der richtige Weg ist Ich möchte einen Laden oder ein Produkt einem anderen vorziehen, aber meine Community hat nicht die beste Auswahl an Geschäften, in denen ich gute elektronische Komponenten finden kann, daher liste ich Radio Shack nur als "Shack" auf, ersetzen Sie es durch Ihren Lieblingsladen oder -lieferanten. Komponenten: 64 Hundefutterdosen (gewaschen)32 grüne 10mm superhelle LEDs (www.evilmadscientist.com)32 blaue 10mm superhelle LEDs (www.evilmadscientist.com)50' Anschlusskabel (Elektronische Versorgung, da ich den Verbrauch nicht gezählt habe)10 Zedernholzplatten (Baumarkt)2 Aluminiumwinkel (Baumarkt)2 Aluminiumstäbe 1/16 Zoll dick (Baumarkt)8 1/4 W 1K-Widerstände (Shack)8 PNP-Transistoren (Shack)8 DP-001 Bewegungsmelder (www.glolab.com)8 Fresnel-Linsen (www.glolab.com)5' Schrumpfschlauch (für ein professionelles Endprodukt) uct, koordinierte Farben sind cool)1 9V 800mA Netzteil (Shack)1 Schalter (Shack)1 runde Platine (Shack)31 Messing #8 Schrauben (Baumarkt)31 Messing #8 Muttern (Baumarkt)31 Messing #8 Unterlegscheiben (Baumarkt)32 Glaslinsen (Ursprüngliche Idee war für Papier, Pergament und Glimmer oder jede Form einer Silhouettenmaskierung)1 VerlängerungskabelWerkzeuge: Heißklebepistole (besser als Klebeband)Abisolierzangen (verlasse dich nicht auf Zähne, das hier abgebildete Werkzeug) ist das beste Werkzeug für den Job)Lötkolben (betrüge dich hier nicht, ich wurde mit einem besseren Lötkolben besser)Löt (Flussmittel)Heißluftpistole (nur notwendig, wenn Sie Ihre Drahtlote wärmeschrumpfen)Helfte Hände (optional, aber sehr) empfohlen) Lupe (optional) Steckbrett (optional, aber notwendiges Werkzeug für jeden, der sich mit dem Design elektronischer Schaltungen beschäftigt) 1 39K-Widerstand (Empfindlichkeitsprogrammierung DP-001)1 2,7K-Widerstand (Verweilzeitprogrammierung DP-001)1 Bohrer1 Multi-Size-Bohrer (ein Muss gegenüber einem Standardbohrer)1 Schraubendreher1 Hammer (optional, das Zerschlagen eines Zehs beseitigt die Langeweile und den Ted Lötaufwand 64 LEDs mit 128 Drähten)1 Messschieber oder Skala1 Holzleim2 lange Schraubklemmen Elektrische Hinweise: Vcc = Source positivVdd = FET positiv, die Stromversorgung versorgt den Detektor positiv, der NFET-Transistor am DP-001 gibt einen positiven Wert aus am Terminal nennen wir dies VddVss = source negativ. Als Künstler, der hauptsächlich in Öl und neuerdings auch in High-Tech-Werken arbeitet, wollte ich auch ein wenig Grün in meine Arbeit einbringen. Ich habe zwei Möpse und sie scheinen jeden Tag gerne zu essen, was zu einer Verschwendung von Lebensmittelbehältern führt, also begann ich, die Dosen für ein zukünftiges Projekt aufzubewahren, von dem ich wusste, dass ich mir einfallen würde, wenn ich eine größere Sammlung hätte. Ein anderer befreundeter Künstler, der mit geschmolzenem Glas arbeitet, erwähnte, dass es eine jurierte Ausstellung gab, die das Thema "Zusammenarbeit" hatte, und wir beschlossen, gemeinsam an einem Kunstwerk zu arbeiten. Es war eine perfekte Gelegenheit, diese Hundefutterdosen zu verwenden, die sich in meiner Garage niederließen. Bei so vielen Dosen war es offensichtlich, dass das Stück die Form einer Art Array annehmen musste, das durch die Bewegung des Betrachters beleuchtet wurde. Wir trafen uns in einem örtlichen Café und ich legte meinen Plan dar. Der Name des Stücks kam so natürlich wie die Natur selbst, ein Lichtfeld mit elektrischer Ladung. Hier ist eine kurze Beschreibung der Arbeit und des Prozesses, der dieses Kunstwerk schafft.

Schritt 1: Aufbau des Rahmens

Die Zedernholzplatten wurden in einem örtlichen Baumarkt gefunden und waren zum Auskleiden von Schränken bestimmt. Die Kosten betrugen günstige 23 Dollar für 12 Bretter; Sie waren perfekt für das Projekt. Sie wurden auch nach Farbe und Form mit dem zusätzlichen Vorteil des leichten Zedernaromas ausgewählt.

Zuerst wurden die Dielen an der Vorderseite geschliffen und mit einem flachen Varithane beschichtet, um zu verhindern, dass sie durch die Handhabung Fett und Schmutz anziehen, und um die Farbe der Zeder hervorzuheben. Die Planken sind 3,75" breit und 48" lang, perfekt, damit die Matrix in die Breite und Höhe der Planken passt, wodurch ein perfekter Abstand für eine quadratische Matrix entsteht. Der Durchmesser der Hundefutterdose beträgt 3" und es war einfach, eine Lochsäge dieser Größe zu finden. Ich habe die Mittellinie der Bretter und dann den Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier Bretter nebeneinander gemessen. Mit dieser Messung habe ich die Löcher entlang der vertikalen Linie beabstandet der Bretter, um eine quadratische Anordnung von Dosen zu schaffen. Dies gab mir etwas Platz auf der Ober- und Unterseite des Stücks, um das Stück horizontal auszubalancieren, wurden zwei leere Bretter hinzugefügt, eine auf jeder Seite der Matrix. Bohren Sie die Löcher für die Dosen mit der 3-Zoll-Lochsäge, schleifen Sie das Loch und testen Sie die Dose im Loch, um die Öffnung zu testen. Die Platten mit etwas Holzleim zusammenkleben und zusammenklemmen, über Nacht trocknen lassen. Ich wollte, dass die Enden der Dosen eben und die Basis so sind, dass sie nur 1 Zoll durch die Rückseite der Platte herausragen so dass jeder um 1" durch die Rückseite herausragen kann. Mit der Heißklebepistole wurde eine Kleberaupe um den Boden jeder Dose gelegt, um sie an der Platte zu befestigen. Um dem Stück genügend Festigkeit zu verleihen, damit die Platten beim Hantieren nicht reißen und sich trennen, wurden die Dielen oben und unten mit einer flachen Aluminiumstange und einem Stück Aluminiumwinkel zusammengebunden. Die flache Stange könnte weggelassen werden, aber ich wollte Stärke und war bekannt dafür, dass ich von Zeit zu Zeit übertrieb. Richten Sie zuerst die Stange und die Winkelhalterung mit der Kante des Paneels aus, klemmen Sie dann ein einzelnes Loch durch die vertikale Mittellinie jeder Diele, eines oben und eines unten. Binden Sie sie mit den Messingschrauben, Muttern und Unterlegscheiben zusammen. Um dieser Anwendung mehr Festigkeit zu verleihen, eine Perle Heißkleber über die Länge der Stangen und Dielen. Ich habe auch eine kleine Heißkleberperle an die Basis jeder Nuss gelegt, um sie an Ort und Stelle zu halten; der rahmen ist fertig. Als nächstes bereiten Sie die Dosen vor. Das Innere der Dosen hatte eine graue Farbe, die das Licht der LED absorbierte, damit mehr Licht auf die Linsen trifft, um herumzuspringen. Dies wurde durch Bemalen der Innenseite der Dosen mit Markerfarbe erreicht. Der Grund für die Wahl der Markerfarbe war die Düse, die so konstruiert ist, dass sie nach unten auf den Boden zeigt, so dass die Düse gerade ist, was das Bemalen des Inneren der Dosen erleichtert. Ich wollte auch, dass sich die Farben etwas verschieben, also wählte ich rote, grüne, blaue, weiße und gelbe Farben; Aussehen und Farbe waren mir zu diesem Zeitpunkt noch nicht bekannt, da mein Freund damit beschäftigt war, sie herzustellen, während ich den Rahmen und die Elektronik baute. Um die Löcher in die Dosen zu bohren, erzeugte ein Standardbohrer einen Grat, der zu schwer zu entfernen war und das Loch nach dem Entgraten auch länglich machte. Durch die Verwendung eines Stufenbohrers ist das Loch sauber, da dieser Bohrer die Kanten des Lochs beim Bohren fräst, wodurch ein perfektes rundes Loch mit der richtigen Größe für die LEDs entsteht. Als nächstes maß ich den Durchmesser des Geschäftsendes des DP-001, damit ich Löcher in die Platte bohren konnte, damit sie hindurchschauen können; wählte eine entsprechende Bohrergröße und legte ein kreisförmiges Muster für die Löcher an. Dies sollte die konsistente Ähnlichkeit mit Kreisen beibehalten. Nachdem alle Dosen lackiert, gebohrt und in den Rahmen eingebaut sind, ist es Zeit, an der Elektronik zu arbeiten.

Schritt 2: Elektronisches Design

Verstehen Sie, dass ich ein Neuling in der elektronischen Konstruktion bin, wenn einige meiner Interpretationen über Komponentenoperationen falsch sind, dann posten Sie bitte einen Kommentar, damit der Leser Klarheit findet. Auch das Abisolierwerkzeug war das sehr wertvolle Werkzeug auf der Werkbank, es kann retten Sie Ihre Zähne, wenn dies Ihre Gewohnheit ist, und retten Sie Ihre geistige Gesundheit, wenn Sie Hunderte von Drähten abisolieren; Dies ist ein kostengünstiges Werkzeug, aber ein großartiges Werkzeug. Bevor wir die gesamte Elektronik hinzufügen, ist es besser, ein Design zu erstellen und dann die Funktion der Schaltung zu testen. Entlöten ist nicht der richtige Weg und Sie können viele gute Teile auf diese Weise verschwenden. Die erste Aufgabe besteht darin, die Werte der Komponenten zu berechnen und den Strombedarf der Schaltung zu definieren. Die erste Komponente ist der Bewegungsmelder DP-001, der einen Leistungsbedarfsbereich von 4 V DC Minimum bis 15 V DC Maximum hat, was uns eine gute Reichweite bietet. Die Schaltung wird 65 LEDs ansteuern und jede LED ist für eine maximale Stromaufnahme von 20 mA ausgelegt. 65 x 0,020 A = 1,3 A (64 LEDs in Dosen und 1 für eine Power-Leuchte), der für das DP-001 benötigte Strom beträgt niedrige 45 Mikroampere oder 0,0000045 A x 8 = 00036 A, was einen sehr geringen Strombedarf darstellt. I wählte einen 12V 800mA DC-Leistungstransformator und erkannte, dass ich nicht alle LEDs gleichzeitig anlassen würde und keine wird jemals sehr lange eingeschaltet sein, dies hat viel Leistung. Da wir nun wissen, welche Leistung die LEDs ansteuern wird, müssen wir die Größe der Begrenzungswiderstände berechnen, die verhindern, dass die LEDs durchbrennen, während sie so hell wie möglich bleiben. Dies ist eine einfache Aufgabe, indem Sie das Ohmsche Gesetz verwenden, um zu bestimmen, wie viel Widerstand jede LED benötigt, um kühl und hell zu bleiben. Die Spezifikationen der LEDs besagen, dass der maximale Strom.020A (20mA) nicht überschreiten sollte. Sie können diesen Wert verschieben, um sie heller zu machen, wenn die "Ein"-Dauer kurz genug ist. Berechnen Sie den benötigten Widerstand, nehmen Sie die Spannung und teilen Sie sie durch den maximalen Stromwert. 12 V DC / 0,020 mA = 600 Ohm. Ich wollte das meiste Licht aus jeder LED herausholen, daher wurde ein 470-Ohm-Widerstand gewählt. Denken Sie daran, dass die Lichter nicht ständig leuchten, sodass die Gefahr, sie auszubrennen, gering ist, plus 470 nahe 600. Um zu überprüfen, wie viel Strom wird durch die LED gezogen werden, wenn wir einen 470-Ohm-Widerstand verwenden, teilen wir 12 V durch 470 Ohm auf 0,0255 mA, eine Differenz von 0,0055 mA, die vernachlässigbar ist. Die DP-001-Bewegungsmelder können nur 100 mA Strom aufnehmen, also alle 64. ansteuern LEDs von einem Modul würden nicht funktionieren, außerdem würden sie alle gleichzeitig leuchten, was weniger effektiv und etwas langweilig wäre. Wenn wir die 64 LEDs durch 8 teilen und 8 DP-001-Detektoren verwenden, von denen jeder 8 LEDs für einen Gesamtstrom von. ansteuert 160mA pro Detektor ist es immer noch zu viel für den DP-001, der einen maximalen Senkenwert von 100mA hat. Die 2N3906-Spezifikation sagt, dass es von 10 Mikroampere auf 100 Milliampere sinken kann, aber ich würde eher einen Transitor riskieren als das Bewegungserkennungsmodul. So wähle ich einen Transistor aus, der in unserer Schaltung funktioniert: Es gibt zwei grundlegende Arten von Schalttransistoren, die wir uns ansehen werden, einen NPN- oder PNP-Transitor. Die Bezeichnung NPN und PNP beschreibt ihre Gates und ihren Betrieb. Ich habe mich für einen Allzweck-PNP-Widerstand, den 2N3906, entschieden, er muss nicht viel Wärme ableiten und ist für dieses Projekt gut geeignet. Transistoren haben drei Anschlüsse, die Basis, Kollektor und Emitter genannt werden. Sie werden durch eine an ihrer Basis erfasste Spannung eingeschaltet, die das Gate öffnet und mehr Strom zwischen Kollektor und Emitter fließen lässt. Der Unterschied zwischen NPN und PNP besteht darin, dass der NPN einschaltet, wenn die Basis a. hat positive Spannung von 0,7 V oder mehr und schaltet unterhalb dieses Wertes ab. Der PNP wird in Sperrrichtung vorgespannt und schaltet sich ein, wenn die Basis eine niedrige Spannung unter 0,07 V erfasst, und schaltet sich über diesem Wert ein. Die LEDs werden eingeschaltet, indem die Klemme des DP-001 verwendet wird, um den Transistor einzuschalten, der den Strom durch die LEDs fließen lässt. Der DP-001 gibt ein "High" am Ausgangsanschluss aus und geht auf "Low" in Richtung negativ, wenn eine Bewegung erkannt wird. Eine kurze Anmerkung zu PNP- und NPN-Transistoren, ich werde nicht auf den Aufbau dieser Komponenten eingehen, nur auf die Tatsache, dass sie sich entgegengesetzt verhalten, weil sie entgegengesetzt vorgespannt sind. Der NPN-Transistor leitet Strom zwischen Kollektor und Emitter, wenn eine positive Spannungswertdifferenz zwischen Basis und Emitter besteht, während der PNP Strom zwischen Kollektor und Emitter leitet, wenn die Basis eine niedrigere Spannung zwischen Basis und Emitter misst. Wir können keinen NPN-Transistor verwenden, da er geschaltet wird, wenn an seiner Basis in Bezug auf seinen Emitter ein "High" anliegt. Denken Sie daran, dass der DP-001 auf "Low" geht, wenn eine Bewegung erkannt wird. Daher habe ich mich für die Verwendung von PNP-Transistoren entschieden, da sie von einem "Low" an der Basis in Bezug auf den Emitter ausgelöst werden, wodurch Strom durch den Transistor fließen kann, wenn der Anschluss des DP-001 bei der Erkennung von IR-Bewegungen "Low" wird. Die folgende Schaltung ist eine einfache Schaltung, die zeigt, wie das System funktioniert. Um weitere 7 Detektoren, Widerstände und LEDs hinzuzufügen, müssen wir dieses Design nur achtmal kopieren. Hier ist ein Teil der Logik, die in die unten entworfene Schaltung eingeflossen ist dass es wie geplant funktioniert und die Bauteile nicht in einer blauen Rauchwolke verbrennen. Wir brauchen keinen Strom um durch den Klemmenausgang des DP-001 und durch die Basis des 2N3906 Transistors zu fließen, wir brauchen nur einen Logikschalter zwischen "high" und "low", um den Strom durch die Basis des Transistors zu reduzieren, fügen Sie am Ausgang des DP-001-Anschlusses und der Basis des 2N3906-Transistors einen 1-k-Ohm-Widerstand (r1) hinzu. Bevor wir die LED-Anode mit dem Transistor verbinden, platzieren wir einen Strombegrenzungswiderstand (r2) mit einem Widerstandswert von 470 Ohm zwischen den beiden Komponenten. Wenn der DP-001 keine Bewegung erkennt, ist sein Ausgangsanschluss "high" (Vdd) und dieser hohe Wert wird an der Basis unseres Transistors erfasst, wodurch der Stromfluss zwischen Kollektor und Emitter blockiert wird. Wenn der DP-001 eine Bewegung erkennt, wird der Ausgangsanschluss auf "Low" (Vss) und der Transistor schaltet sich ein und lässt Strom zwischen Kollektor und Emitter fließen, wobei die LED aufleuchtet die LED.

Schritt 3: Aufbau der Schaltung

Ich schlage vor, in mindestens ein durchschnittliches Steckbrett zu investieren, es ist das gute Werkzeug für einen Schaltungsbastler. Zuerst testete ich das einfache Design mit dem DP-001, Begrenzungswiderständen, Schalttransistor und LED. Als dies wie geplant funktionierte, baute ich den Schaltkreis mit allen acht Transistoren und Widerständen auf und schloss sie alle für einen Abschlusstest an.

Die einfache Schaltung wurde getestet, als die IR-Bewegung vor dem Detektor vorbeiging, leuchtete die LED auf. An diesem Punkt war es an der Zeit, Drähte an alle LEDs zu löten und dann alle Detektoren mit ihrem positiven (roten), negativen (schwarzen) und Anschlussausgang (grün) zu verdrahten. Um Platz auf der Platine zu sparen, habe ich den Strombegrenzungswiderstand (r2) in Reihe mit dem Draht platziert, der mit der Kollektorseite des Transistors verbunden war. Die Fotos unten zeigen die "Blumen" -Platine, beachten Sie die gelben und roten Linien, die jeweils einen Strombegrenzungswiderstand (r2) in Reihe haben und mit Schrumpfschlauch bedeckt sind. Bereiten Sie nun die 64 LEDs mit all ihren positiven und negativen Leitungen vor; Hier ist der Hammer praktisch, um Langeweile zu lindern. Entscheiden Sie sich dafür, einen Zeh zu zerschlagen, weil Sie Ihre Finger brauchen, um die Arbeit zu beenden. Ich schloss alle acht Detektoren, Transistoren, LEDs an und verdrahtete sie auf dem Steckbrett, mit einer Handbewegung, acht LEDs winkten an und dann aus. Es war an der Zeit, alles miteinander zu verkabeln. Da jeder Detektor acht LEDs ansteuert, habe ich ein Muster von LED-Gruppen erstellt, um sicherzustellen, dass die LEDs verteilt werden, die von einem Detektor aufleuchten würden. Binden Sie alle positiven Leitungen einer Gruppe von 8 LEDs zusammen. Nehmen Sie nun die acht Gruppen von negativen Leitungen und verbinden Sie sie alle mit der gemeinsamen Masse des Netzteils. Jede LED-Gruppe wurde an den Kollektor der Transistoren geklemmt; Plus und Masse war mit der Platine verbunden. Die Emitterseite der Transistoren war direkt mit Vdd verbunden und die Kollektorseite war über den Begrenzungswiderstand mit der Anode der LED verbunden, während die Kathode der LED mit Masse verbunden war. Der Schaltungstest hat funktioniert; Der nächste Teil bestand darin, alle LEDs in ihre Dosen zu kleben und eine geordnete Kabelführung aufrechtzuerhalten. Die Schaltungsblume wurde an der Rückseite des Array-Panels an eine Metallklammer mit auf der Rückseite des Panels Kabelbinder gebunden. Als nächstes habe ich jede Gruppe von 8 LEDs mit positiven Anschlüssen an den Kollektor eines Transistors auf der Blume gebunden. Kleben Sie als nächstes alle Bewegungsmelder in Löcher, die zuvor gebohrt wurden, achten Sie auf eine gute Kabelführung, damit das Kabelnest nicht von Ihnen wegkommt. Auf der Vorderseite des Array-Panels habe ich die Fresnel-Linsen vor jedem Detektor heiß geklebt. Sobald die Fresnel-Linsen angebracht waren, wurde die Empfindlichkeit der Detektoren merklich erhöht. Der 12-V-Gleichstrom-Wandtransformator wurde dann auf der Rückseite des Panels montiert, wobei die positive Leitung an den Schalter und das andere Ende an den positiven Anschluss der Schaltungsblume gebunden war. Die Masseleitungen des Blumen- und Bewegungsmelders wurden mit der gemeinsamen Masse des Systems verbunden. Das Verlängerungskabel wurde mit Kabelbindern sicher am Transformator befestigt, um zu verhindern, dass durch Ziehen am Kabel die Stromversorgung unterbrochen wird. Der Schalter wurde mit Heißkleber an der Hinterkante des Panels montiert. Ich habe einige Rohrführungsbänder verwendet, um dieses Stück an der Wand aufzuhängen (erstes Bild), sie waren temporär und wurden ausgewählt, um die Ähnlichkeit der Kreise im Gesamtdesign beizubehalten. Es wurden bereits D-Ringe und Türstopper ausgetauscht, um das Paneel von der Wand abzusetzen. Es macht sehr viel Spaß, mit diesem Stück zu spielen, da sich der Betrachter bewegt, Lichtmuster tanzen mit der Bewegung. In Zukunft könnte ich dieses Stück neu verkabeln, indem ich einen Mikrocontroller hinzufüge und die Lichter charlieplex mache, um coole Muster zu erzeugen, wenn es für eine bestimmte Zeit keine Bewegung gibt.