ساعت فیلامنت LED سبک "وب شارلوت": 10 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

از همان ابتدا که لامپ های رشته ای LED را دیدم ، فکر می کردم که این رشته ها باید برای چیزی مفید باشند ، اما تا خاتمه فروش مغازه قطعات الکترونیکی محلی برای خرید برخی از لامپ ها به قصد خرد کردن طول کشید. آنها را ببینم و ببینم چه کاری می توانم با رشته ها انجام دهم.

طولی نکشید که تصمیم گرفتند آنها یک ساعت جالب بسازند و شناور کردن بخشهایی در هوا که فقط توسط سیم برق آنها معلق است بسیار سرگرم کننده خواهد بود.

در راه ساختن آن متوجه شدم که با نوشتن از کتاب "وب شارلوت" به طرز عجیبی تداعی کننده تارهای عنکبوت است.

به خاطر داشته باشید که این دستگاه دارای 80 ولت بر روی قاب فلزی برهنه است. اما استفاده از مبدل جداگانه DC-DC و منبع تغذیه به این معنی است که می توانید قاب را لمس کرده و ضربه نخورید. یا حداقل من نداشته ام.

مرحله 1: قطعات مورد نیاز

آزمایشات من نشان داد که LED ها برای روشن شدن به 55 ولت نیاز دارند و با قدرت کامل در حدود 100 ولت می درخشند. در حال استفاده آنها به صورت سری برای بازارهای 230V / 240V و موازی خالص برای بازارهای 110V مرتب شده اند. نوعی کنترلر در درپوش چراغ وجود دارد ، اما من تصمیم گرفتم که دیگر از آن استفاده نکنم ، زیرا می خواستم رشته ها بسیار کم نورتر باشند. خواندن یک ساعت LED کاملا روشن دردناک خواهد بود. یک ساعت نمایش 7 قسمتی به 27 خط کنترل نیاز دارد و در ابتدا قصد داشتم از Arduino Mega استفاده کنم. با این حال هنگام بحث در مورد کنترل جریان 100 ولت (یا بیشتر) از طریق LED ها با یک میکروکنترلر در یک کانال IRC غیر مرتبط ، از وجود تراشه های درایور theDS8880 برای نمایشگرهای فلورسنت خلاء مطلع شدم. اینها برای کار مورد نظر بسیار مناسب هستند زیرا 4 بیت داده ورودی BCD را در هر رقم می گیرند و به سیگنال های درایو 7 قسمتی با کنترل جریان داخلی و متغیر تا 1.5 میلی آمپر تبدیل می کنند. آزمایش نشان داد که 1.5mA برای این برنامه ایده آل است. افت از 7 بیت به 4 بیت در هر رقم همچنین به این معنی است که من می توانم از Arduino Nano یا Uno برای کنترل استفاده کنم زیرا فقط 13 خط کنترل مورد نیاز است. (2 x 4 بیت 0-9 کانال ، 1 x 3 بیت 0-7 کانال و 1 x 2 بیت 0-3 کانال)

تصمیم گرفتم از سیگنال رادیویی MSF 60 کیلوهرتز برای آگاه سازی آردوینو از ساعت استفاده کنم. من قبلاً با استفاده از ماژولهای گیرنده خارج از قفسه از این مورد استفاده کرده ام ، یکی از آنها را مجبور به دست کردم. با این وجود یافتن این موارد در حال حاضر دشوارتر است ، بنابراین اگر کسی مایل است نسخه شخصی این ساعت را بسازد ، ممکن است استفاده از ماژول WiFi آسانتر باشد.

در حین آزمایش متوجه شدم که آردوینو نانوهایی که همه داشتم دارای ساعت ضعیفی بودند ، ساعت ها منتظر بودم تا آنها همگام شوند ، سپس با ناامیدی سعی کردم یک Duemilanove قدیمی را وصل کنم و در همان دقیقه اول همگام شد و از آن استفاده کردم.

برای ایجاد 80 ولت مورد نیاز برای رانندگی رشته ها ، از مبدل DC به DC استفاده کردم. بسیاری از موجود هستند که از ولتاژ 12 ولت کار می کنند. آردوینو را می توان با ولتاژ 12 ولت تغذیه کرد و منبع منطقی 5 ولت را از این جهت ایجاد می کند. اما من این واقعیت را فراموش کردم و یک ورودی 5 واتی گران قیمت خریدم. این ممکن است هنوز هم انتخاب خوبی باشد ، به این معنی که ساعت نیز در حین برنامه نویسی از USB کار می کند ، و خروجی مبدل گران قیمت 5 کیلوولت در خروجی. (این بدان معناست که قاب 80V شناور است و خطر شوک را بسیار کاهش می دهد)

LED ها در eBay موجود هستند ، برای برداشتن لامپ ها لازم نیست آنها را خرد کنید.

لیست خرید:

سیم مسی خود شار. 34 SWG (31 AWG / 0.22 میلی متر) کار می کند.

آردوینو

4 درایور DS8880 VFD

حداقل 28 رشته LED (اما به راحتی می شکنند ، بنابراین حداقل 25٪ قطعات یدکی تهیه کنید)

مبدل DC-DC

خازن 5 ولت 47µF

خازن 4.7nF 100V

مواد قاب (من از برنج 3 میلی متر در 3 میلی متر در 0.5 برنج استفاده کردم)

پایه ای به نوعی

چسب سیانوآکریلات

سوکت ورودی DC (یا USB نصب شده روی پنل)

ماژول گیرنده و آنتن 60kHz (یا مشابه).

هدرهای سرپوش مردانه 7 پین (و پایانه های تنگ تطبیق)

مرحله 2: متریال فریم را سوراخ کنید

فریم از طول 1 متری برش 3 میلی متری برش U (ضخامت دیوار 0.5 میلی متر) ساخته شده است و چیزی سبک تر از آن را پیشنهاد نمی کند.

LED ها توسط کلیدهای سمت پایین کنترل می شوند. این بدان معناست که هر LED به یک قاب رسانا با ولتاژ 80V در آند متصل می شود و سپس یک سیم عایق شده از طریق قاب به IC های کنترل منتقل می شود.

قاب باید برای سیم ها حفاری شود. تصمیم گرفتم سوراخ هایی با ارتفاع معمولی 10 میلی متری ایجاد کنم و یک راهنمای کوچک برای تنظیم فاصله ایجاد کردم. یک شیار در پایین کانال قاب و یک پین (کلید آلن در عکس) را روی یک حفره موجود نشان می دهد و اجازه می دهد دو مورد دیگر در فاصله انتخاب شده حفاری شوند.

جیگ حفاری همچنین به عنوان جیگ خم کننده عمل می کند. دارای شیار برای جلوگیری از پخش شدن کانال U در هنگام خم شدن است.

من از سوراخ های 1 میلی متری استفاده کردم ، اما احتمالاً کوچکتر بهتر بود و چسباندن را راحت تر می کرد.

مرحله 3: قاب را خم کنید

من یک قالب برای قاب بیرونی و موقعیت LED چاپ کردم. این را روی میز کار چسباندم و سپس با دقت قاب برنجی را خم کردم تا مطابقت داشته باشد.

خم شدن با طرف باز U به خارج آسان بود ، اما انجام خم های داخل بدون شکستن کانال غیرممکن بود تا زمانی که مواد را با یک دمنده آنیل کردم. پس از بازپخت نیاز به کمی صاف شدن دارد ، بنابراین بهتر است فقط قطعاتی را که واقعاً به آن نیاز دارند آنالیز کنیم. به سادگی با مشعل گرم کنید تا زمانی که تیره و بدون داغ تر می درخشد. رفتن بیش از حد و ذوب کردن آن مفید نخواهد بود.

یکبار برای شکل دهی به قالب روی قالب چسبانده شد.

الگو را می توانید به صورت PDF در اینجا پیدا کنید. اگر در مقیاس 1: 1 چاپ شود (متناسب با کاغذ A3) ، محدوده دقیقاً 1 متر متناسب با طول مواد است.

مرحله 4: سیم ها را در LED ها قرار دهید

ابتدا مشخص کنید که انتهای LED آند (متصل به ولتاژ مثبت) است. در LED های من این یک سوراخ کوچک درست نزدیک انتهای پوشش پلاستیکی مشخص شده بود.

این انتها همه نیاز به لحیم کاری روی سیم هایی دارند که به قاب لحیم شده اند. من کاملاً از الگوی سیم کشی خود راضی نیستم ، بنابراین از ارائه هرگونه پیشنهادی خودداری می کنم. سیمها را از سوراخ انتخابی خود عبور دهید ، کمی محکم بکشید و در جای خود لحیم کنید. سپس مازاد آن را قطع کنید. من از Veropen خود به عنوان یک تلگراف و نگهدارنده سیم استفاده کردم ، تا حدی به این دلیل که نوع عایق صحیحی بود (نوعی که می توان بدون چسباندن آن را لحیم کرد ، معروف به "self-fluxing").

سپس می توانید شروع به جمع آوری ارقام کنید ، سیم های سوئیچ (کاتد) را با چسب سیانوآکریلات در نقطه ای که از سوراخ های قاب عبور می کنند محکم کنید. اطمینان حاصل کنید که مقدار زیادی را ترک کرده اید تا تمام دور قاب و داخل جعبه پایه / کنترل حلقه شود.

شما می توانید سیم ها را از یکدیگر پشتیبانی کنید تا به گوشه های گرد برسید و از عبور سیم ها در مقابل ارقام جلوگیری کنید. اگر سیم برق هستند آنها را لحیم کنید ، اگر سیمهای سوئیچ را به آنها چسباندید. گوشه اعداد به نظر می رسد که سیم ها باید لمس شوند ، اما در صورت لزوم به راحتی می توان آنها را از یکدیگر جدا کرد.

مرحله 5: پایه و قاب پا را بسازید

من یک پایه بلوط ، و پایه های برنجی را برای قاب روی تراش CNC خود ساختم. اما مطمئن هستم هر نوع جعبه ای مناسب است و پایه های چاپ سه بعدی برای قاب خوب کار می کند.

پاها با پیچ M5 در سوراخ های چسبانده شده که از سوراخ قاب مرکزی خارج شده اند ، پایین نگه داشته می شوند. پیچ ها در شکاف هایی که در پایه تراشیده شده اند جا می شوند. سیمها از همان شکافها عبور می کنند. شکافها اجازه می دهند فاصله پاها تنظیم شود تا تنش در سیمها (تا حدی) ایجاد شود.

یکی از پیچ ها دارای یک حلقه و سیم برای تامین برق +80V به قاب برنجی است.

فایلهای STL برای براکت آنتن و پایه PCB در Github من قرار دارد.

مرحله 6: PCB کنترل را بسازید و آزمایش کنید

وسایل ساخت PCB کنترل در دستورالعمل قبلی پوشش داده شده است.

من از روی طرح واره کار نکردم ، همانطور که پیش می رفتم آن را جبران کردم. با این حال ، من بعد از این واقعیت یک شماتیک تهیه کرده ام.

فرمت PDF یا KiCAD

این طرحواره ممکن است فاقد برخی از خطاهایی باشد که طرح آردوینو آنها را گردآوری کرده است و ممکن است دارای خطاهای اضافی باشد که ساعت واقعی فاقد آن است.

نکات مهمی که باید در نظر داشته باشید این است که مبدل DC-DC باید به پین V-in آردوینو و قدرت منطقی و گیرنده رادیو باید به 5 ولت تنظیم شده متصل شود. این بدان معناست که آردوینو و مبدل می توانند از هر PSU تا 12 ولت کار کنند و منطق هنوز فقط 5 ولت تنظیم شده را می بیند.

مرحله 7: رقم ها را به پایه وصل کرده و همه سیم ها را مرتب کنید

با سیم هایی که به طور موقت در کانال با تکه های کوچک نوار چسبیده اند ، می توان رشته های زیادی را به داخل پایه هدایت کرد. من از یک مبدل گام به گام قابل تنظیم استفاده کردم تا بفهمم کدام سیم کدام است. من ابتدا آن را روی یک ولتاژ تنظیم کردم که فقط یک رشته LED شل را روشن می کرد و سپس خروجی مثبت را از طریق یک سوراخ قاب عبور می داد. سپس با لمس انتهای برش خورده سیم مسی میناکاری شده به سیم تغذیه منفی مبدل ، می توانم ببینم هر کدام از خطوط مربوط به کدام بخش است. سپس سیم را به صورت یک پین مچاله کردم و به صورت نیمه ورودی به کانکتور شکاف دادم.

پایانه ها پس از چروک شدن رسانایی ندارند ، آنها نیز باید لحیم شوند تا عایق مینای دندان را بشکنند. پس از لحیم کاری ، سنجاق ها تا خانه برگشتند.

مرحله 8: آردوینو را فلش کنید

طرح آردوینو را می توانید در اینجا پیدا کنید.

github.com/andypugh/LEDClock

دو طرح وجود دارد ، یکی برای اجرای ساعت و دیگری که به سادگی از طریق اعداد 0 تا 9 در هر کانال اجرا می شود.

این طرح آزمایشی به شما این امکان را می دهد که مشخص کنید کدام سرصفحه ها در پین های خروجی باید تعویض شوند و اگر هر یک از خطوط داده BCD نیاز به تعویض دارند. (اگر به طرح نگاه کنید می بینید که به دلیل اشتباهات سیم کشی ، من نیاز به تعویض چند کانال داشتم ، اینها در نرم افزار آسان تر بود).

مرحله 9: با ناامیدی منتظر همگام سازی رادیو باشید

ساعت رادیویی باید یک دقیقه کامل داده دریافت کند. طرح آردوینو نوار وسط رقم ده ها ساعت را به منظور انعکاس داده های رادیویی ورودی چشمک می زند و دقیقه نشان می دهد که چند بیت داده پیش فرض وارد شده است. اگر به 60 برسد ، داده های خوبی وجود دارد و زمان نمایش داده می شود.

با روحیه افشای کامل ، این یک شبیه سازی است. به نظر می رسد که می توانم آن را همزمان با USB از Mac خود و زمانی که در جایی غیر عکاسی قرار دارد همگام سازی کنم. در مورد داده های واقعی ، پالس های یک ثانیه دارای طول های مختلف هستند تا کد دوتایی را رمزگذاری کنند.

همچنین یک عنصر تنبل وجود دارد (می درخشد ، اما از سایر موارد کم نورتر است) خود LED خوب است. من از مشکلی در تراشه راننده می ترسم ، اما سعی می کنم ابتدا مس میناکاری شده را دوباره سیم کشی کنم. (در واقع من احتمالاً فقط یک سیم اضافی را اجرا خواهم کرد)

مرحله 10: پایان کار

سیم ها را می توان با طول عایق جدا شده از سیم 1.5 میلی متر مربع در کانال نگه داشت. اما مراقب باشید که سیم های نازک آسیب نبینند.

سلب مسئولیت: من ادعا نمی کنم اولین نفری باشم که ایده استفاده از این فیلامنت ها را برای یک ساعت به کار برده است ، اما من به طور مستقل این ایده را مطرح کردم. هنگامی که برای رانندگان مناسب تحقیق می کردم ، این پست را از سال 2015 پیدا کردم که یک ساعت را از رشته های یکسان نشان می دهد (اگرچه به نظر می رسد که انعطاف پذیر است ، که بسیار راحت تر بود).

شاید من اولین کسی باشم که آنها را در فضا روی سیم برق آنها آویزان کردم ، اما برای من هم مهم نیست که روی آن شرط بندی کنم.