شارژ آرایه نور: 3 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:58

این مجموعه ای از قوطی های خالی غذای سگ است که هریک دارای یک چراغ LED در داخل و یک لنز رنگی در دهانه آن است. LED ها توسط آشکارسازهای حرکت که توسط تعامل بیننده ایجاد می شوند ، کنترل می شوند. با استفاده از LED ها به عنوان منبع نور برای هر یک از قوطی ها ، نیاز به برق کم است. این مدار از مقدار کمی اجزا برای رانندگی LED ها استفاده می کند و این دستورالعمل با جزئیات نحوه استفاده از آشکارسازهای حرکت ، ترانزیستورها ، مقاومت ها و LED ها را برای ایجاد نمایش نور تعاملی توضیح می دهد. من در زمینه الکترونیک مبتدی هستم و اخیراً اولین طراحی مدار من را ایجاد کرد و این پروژه را با موفقیت ساخت. هر کسی که علاقه مند به الکترونیک است به راحتی می تواند با خواندن و انجام این کار به سطح تخصص من به عنوان یک مبتدی موفق دست پیدا کند ، یک خرد من این است که اگر می توانید ابزارهای بهتری تهیه کنید ، این راهی است که باید پیش بروید. من به عنوان یک هنرمند ، واقعاً این کار را نمی کنم. می خواهم یک فروشگاه یا محصول را بر دیگری تبلیغ کنم ، اما جامعه من بهترین فروشگاه هایی را که بتوانم قطعات الکترونیکی خوبی در آنها پیدا کنم ، ندارد ، بنابراین من Radio Shack را فقط به عنوان "Shack" لیست می کنم ، با فروشگاه یا تامین کننده مورد علاقه خود جایگزین کنید. 64 قوطی غذای سگ (شسته شده) 32 سبز 10 میلی متری LED های فوق العاده روشن (www.evilmadscientist.com) 32 آبی 10 میلی متری LED های فوق العاده روشن (www.evilmadscientist.com) سیم اتصال 50 اینچی (منبع الکترونیکی ، حدس می زنم چون استفاده را حساب نکردم) 10 پانل های سرو (فروشگاه سخت افزار) 2 زاویه زاویه آلومینیوم (فروشگاه سخت افزار) 2 میله آلومینیوم با ضخامت 1/16 اینچ (فروشگاه سخت افزار) 8 مقاومت 1/4 w 1K (کلبه) 8 ترانزیستور PNP (Shack) 8 DP-001 آشکارسازهای حرکت (www.glolab.com) 8 لنز Fresnel (www.glolab.com) لوله 5 درجه حرارت کوچک (برای تولید حرفه ای پایان uct ، رنگهای هماهنگ سرد هستند) 1 منبع تغذیه 9V 800ma (Shack) 1 سوئیچ (Shack) 1 PCB دور (Shack) 31 پیچ برنجی #8 پیچ (فروشگاه سخت افزار) 31 مهره #8 مهره (فروشگاه سخت افزار) 31 واشر #8 برنجی (سخت افزار) 32 عدسی شیشه ای (ایده اصلی کاغذ ، مخمل و میکا یا هر شکل دیگری برای پوشاندن شبح بود) 1 طناب فرعی ابزارها: تفنگ چسب حرارتی (بهتر از نوار چسب) نوارهای سیم (به دندانها تکیه نکنید ، ابزار تصویر اینجا بهترین ابزار برای کار است) لحیم کاری (در اینجا خود را فریب ندهید ، من با یک آهن بهتر بهتر شدم) لحیم کاری (شار) تفنگ حرارتی (فقط در صورتی که سیم های لحیم خود را کوچک می کنید) لازم است دستان کمک (اختیاری اما بسیار پیشنهاد شده) ذره بین (اختیاری) تخته نان (اختیاری ، اما ابزار ضروری برای هر کسی که در زمینه طراحی مدار الکترونیکی جدی است) 1 39K مقاومت (برنامه ریزی حساسیت DP-001) 1 مقاومت 2.7K (برنامه نویسی DP-001) 1 مته 1 مته چند سایز (باید بیش از یک مته استاندارد) 1 پیچ گوشتی 1 چکش (اختیاری ، شکستن انگشتان پا خستگی را برطرف می کند ضخامت لحیم کاری 64 LED با 128 سیم) 1 کولیس یا مقیاس 1 چسب چوب 2 گیره پیچ بلند یادداشت های الکتریکی: Vcc = منبع مثبت Vdd = FET مثبت ، منبع تغذیه برای آشکارساز مثبت است ، ترانزیستور NFET در DP-001 خروجی یک مقدار مثبت است در ترمینال ما این را VddVss = منبع منفی می نامیم. به عنوان یک هنرمند که عمدتا در روغن کار می کند و اخیراً در قطعات با تکنولوژی بالا کار می کند ، من نیز می خواستم کمی رنگ سبز را در کار خود وارد کنم. من دو پا دارم و به نظر می رسد آنها غذا خوردن روزانه را دوست دارند ، که منجر به هدر رفتن ظروف غذا می شود ، بنابراین من شروع به ذخیره کردن قوطی ها برای پروژه های آینده کردم که می دانستم وقتی مجموعه بزرگتری داشته باشم ، به آنها خواهم رسید. یکی دیگر از دوستان هنرمند ، که روی شیشه ذوب شده کار می کند ، اشاره کرد که یک نمایش حقوقی وجود داشت که موضوع آن "همکاری" بود و ما تصمیم گرفتیم با هم روی یک اثر هنری کار کنیم. این یک فرصت عالی برای استفاده از قوطی های غذای سگ بود که در گاراژ من سکونت داشتند. با تعداد زیادی قوطی ، آشکار بود که قطعه باید به شکل نوعی آرایه باشد که با حرکت بیننده روشن می شود. ما در یک کافی شاپ محلی ملاقات کردیم و من برنامه خود را ارائه کردم ، نام قطعه به عنوان طبیعت طبیعی بود ، مجموعه ای از نور با استفاده از بار الکتریکی. در اینجا شرح سریع کار و روند ایجاد این قطعه هنری است به

مرحله 1: ساختن قاب

پانل های سرو در یک فروشگاه سخت افزاری محلی پیدا شده و برای پوشش کمدها طراحی شده است. هزینه 23 دلار ارزان برای 12 تخته بود. آنها برای این پروژه عالی بودند آنها همچنین برای رنگ و فرم با مزایای کمی از رایحه سدر انتخاب شدند.

ابتدا روی تخته ها را سنباده زنی کرده و با یک وریتان مسطح پوشانده اید تا مانع از جذب چربی و خاک از طریق جابجایی شود و رنگ سرو را مشخص کند. عرض تخته ها 3.75 اینچ و طول 48 اینچ است که برای قرار گرفتن ماتریس در عرض و ارتفاع تخته ها مناسب است و فاصله کاملی را برای یک ماتریس مربعی ایجاد می کند. قطر قوطی غذای سگ 3 اینچ است و یافتن سوراخی با این اندازه آسان بود. من خط وسط تخته ها و سپس فاصله بین مراکز دو تخته را در کنار هم اندازه گیری کردم. با استفاده از این اندازه گیری ، من سوراخ ها را در امتداد خط عمودی قرار دادم. از تخته ها برای ایجاد یک آرایه مربع از قوطی ها. این به من فضایی در بالا و پایین قطعه داد ، برای متعادل کردن قطعه به صورت افقی ، دو تخته خالی اضافه شد ، یکی در هر طرف ماتریس. سوراخ ها را برای قوطی ها با استفاده از اره سوراخ 3 اینچی ، سوراخ را سنباده زده و قوطی را در سوراخ آزمایش کنید تا دهانه آن آزمایش شود. پانل ها را با مقدار کمی چسب چوب به هم بچسبانید و به هم وصل کنید ، بگذارید یک شب خشک شود. من می خواستم انتهای قوطی ها یکنواخت و پایه باشد تا فقط 1 اینچ از پشت پانل بیرون بیاید. با استفاده از پشته های قطعه سوراخ که از روی تخته ها خارج شده اند تا سطح کامل شده رو به پایین تراز شود. به طوری که هر کدام می توانند 1 اینچ از پشت بیرون بزنند. با استفاده از تفنگ چسب داغ ، یک مهره چسب در اطراف پایه هر قوطی قرار داده شده و آنها را به پانل محکم می کند. برای اینکه به قطعه استحکام کافی داده شود تا هنگام برخورد پنل ها ترک نخورند و جدا نشوند ، تخته ها نیز در قسمت بالا و پایین با یک میله آلومینیومی مسطح و یک قطعه آلومینیوم زاویه دار به هم چسبیده بودند. نوار تخت را می توان کنار گذاشت ، اما من قدرت می خواستم و هر از گاهی برای مهندسین بیش از حد شناخته شده بودم. ابتدا نوار و براکت زاویه ای را با لبه پانل قرار دهید ، گیره را محکم کنید سپس یک سوراخ را از طریق خط مرکزی عمودی هر تخته ، یکی در بالا و دیگری در پایین سوراخ کنید. آنها را با پیچ ، مهره و واشر برنجی ببندید. برای افزودن قدرت به این برنامه ، یک مهره چسب حرارتی به طول میله ها و تخته ها بریزید. من همچنین یک مهره چسب داغ کوچک در پایه هر مهره قرار می دهم تا در جای خود ثابت بماند. قاب آماده است بعد قوطی ها را آماده کنید. رنگ داخلی قوطی ها خاکستری بود که نور LED را جذب می کرد ، به منظور این که نور بیشتری به لنزها بخورد و به دور خود بتابد ، این کار با رنگ آمیزی داخل قوطی ها با رنگ نشانگر انجام شد. دلیل انتخاب رنگ نشانگر انتخابی ، نازل آن بود که به گونه ای طراحی شده است که به سمت پایین به سمت زمین قرار گیرد ، بنابراین نازل مستقیم است و رنگ آمیزی فضای داخلی قوطی ها را آسان می کند. من همچنین می خواستم رنگ ها تا حدودی تغییر کنند ، بنابراین رنگ های قرمز ، سبز ، آبی ، سفید و زرد را انتخاب کردم. در آن زمان ، ظاهر و رنگ برای من شناخته شده نبود ، زیرا دوست من مشغول ساخت آنها بود در حالی که من قاب و لوازم الکترونیکی را ساختم. برای سوراخ کردن قوطی ها ، یک مته استاندارد یک سوراخ ایجاد کرد ، که پاکسازی آن بسیار دشوار بود و همچنین هنگامی که سوراخ شد ، سوراخ را طولانی می کند. با استفاده از یک مته گام ، سوراخ تمیز است زیرا این بیت لبه های سوراخ را آسیاب می کند و یک سوراخ گرد کامل با اندازه مناسب برای LED ها ایجاد می کند. در مرحله بعد ، قطر پایان کار DP-001 را اندازه گیری کردم ، بنابراین می توانم در پنل سوراخ هایی ایجاد کنم تا آنها را ببینند. اندازه مته متناظر را انتخاب کرد و یک الگوی دایره ای برای سوراخ ها ارائه داد. این برای حفظ شباهت ثابت با حلقه ها بود. با تمام قوطی های رنگ شده ، سوراخ شده و نصب شده در قاب ، زمان کار بر روی وسایل الکترونیکی فرا رسیده است.

مرحله 2: طراحی الکترونیکی

درک کنید که من در زمینه طراحی الکترونیکی مبتدی هستم ، اگر برخی از تفسیرهای من در مورد عملیات اجزا نادرست است ، لطفاً یک نظر ارسال کنید تا خواننده وضوح را پیدا کند. همچنین ابزار سیم برنده ابزار بسیار ارزشمندی روی میز کار بود ، می تواند اگر این عادت شماست ، دندان های خود را حفظ کنید و هنگام صاف کردن سیم ها عقل خود را حفظ کنید. این یک ابزار ارزان قیمت است ، اما یک ابزار عالی است. قبل از اضافه کردن تمام لوازم الکترونیکی ، بهتر است یک طرح ایجاد کرده و سپس عملکرد مدار را آزمایش کنید. لحیم کاری راهی برای پیشرفت نیست و می توانید بسیاری از قطعات خوب را از این طریق هدر دهید. اولین کار این است که مقادیر اجزاء را محاسبه کرده و نیازهای قدرت مدار را تعیین کنید. اولین جزء ، آشکارساز حرکت DP-001 است ، که دارای محدوده توان مورد نیاز از حداقل 4 ولت DC تا حداکثر 15 ولت DC است ، که دامنه خوبی را برای کار به ما می دهد. این مدار 65 LED را هدایت می کند و هر LED دارای حداکثر جریان 20 میلی آمپر است. 65 x.020A = 1.3A (64 LED در قوطی و 1 چراغ روشن) ، جریان مورد نیاز برای DP-001 45 میکرو آمپر کم یا 0.000045A x 8 = 00036A است ، که نیاز بسیار کمی دارد. یک ترانسفورماتور 12 ولت 800 میلی آمپر DC را انتخاب کردم و متوجه شدم که قرار نیست همه LED ها را به طور همزمان روشن کنم و هیچکدام برای مدت طولانی روشن نخواهند بود ، این قدرت زیادی دارد. اکنون که می دانیم LED ها چه قدرتی را هدایت می کنند ، باید اندازه مقاومت های محدود کننده را محاسبه کنیم که از سوختن LED ها جلوگیری می کند در حالی که آنها را تا حد ممکن روشن نگه می دارد. این کار ساده ای است که از قانون اهم برای تعیین میزان مقاومت هر LED برای خنک و روشن نگه داشتن آن استفاده می شود. مشخصات LED می گوید حداکثر جریان نباید از 020A (20 میلی آمپر) تجاوز کند ، اگر مدت زمان روشن بودن آن به اندازه کافی کوتاه باشد ، می توانید این مقدار را برای روشن تر شدن آنها فشار دهید. با محاسبه مقاومت مورد نیاز ، ولتاژ را گرفته و آن را بر حداکثر مقدار فعلی تقسیم کنید. 12v DC /.020mA = 600 اهم من می خواستم بیشترین نور را از هر LED بگیرم بنابراین یک مقاومت 470 اهم انتخاب شد. به یاد داشته باشید چراغ ها به طور مداوم روشن نمی شوند ، بنابراین خطر سوزاندن آنها کوچک است ، به علاوه 470 نزدیک به 600 است. برای بررسی میزان جریان اگر از یک مقاومت 470 اهم استفاده می کنیم ، 12v را بر 470 اهم تقسیم می کنیم ، با 0.0255mA ، تفاوت 0.0055mA ، که قابل اغماض است ، از طریق LED کشیده می شود. آشکارسازهای حرکت DP-001 فقط می توانند 100ma جریان را غرق کنند ، بنابراین تمام 64 را هدایت می کنیم چراغ های LED از یک ماژول کار نمی کنند ، بعلاوه همه آنها به طور همزمان روشن می شوند ، که م effectiveثرتر و تا حدی خسته کننده خواهد بود. اگر 64 LED را بر 8 تقسیم کنیم و از 8 آشکارساز DP-001 استفاده کنیم ، هر کدام 8 LED را برای جریان کلی 160 میلی متر در هر آشکارساز ، هنوز برای DP-001 که حداکثر مقدار سینک 100mA دارد ، بسیار زیاد است. مشخصات 2N3906 می گوید که می تواند از 10 میکرو آمپر به 100 میلی آمپر فرو رود ، اما من ترجیح می دهم یک ترانزیستور را در معرض خطر قرار دهم تا ماژول تشخیص حرکت. نحوه انتخاب ترانزیستور که در مدار ما کار می کند: دو نوع اصلی ترانزیستور سوئیچینگ وجود دارد که ما به آنها توجه می کنیم ، یک ترانزیستور NPN یا PNP. نام NPN و PNP دروازه ها و عملکرد آنها را توصیف می کند. من یک مقاومت عمومی PNP ، 2N3906 را انتخاب کردم ، لازم نیست گرمای زیادی را دفع کند و برای این پروژه مناسب است. ترانزیستورها دارای سه کانکتور به نام پایه ، جمع کننده و امیتر هستند. آنها با یک ولتاژ در پایه خود احساس می شوند ، که دروازه را باز می کند و اجازه می دهد جریان بیشتری بین جمع کننده و امیتر جریان یابد. تفاوت عملکرد بین NPN و PNP این است که اگر پایه دارای یک NPN باشد ، روشن می شود ولتاژ مثبت 0.7 و یا بیشتر و زیر این مقدار خاموش می شود. PNP بایاس معکوس می شود و هنگامی که پایه ولتاژ پایینی را در زیر.07v حس می کند روشن می شود و بالای این مقدار روشن می شود. LED ها با استفاده از ترمینال خارج از DP-001 روشن می شوند تا ترانزیستور را روشن کرده و جریان را از طریق LED ها عبور دهد. DP-001 در ترمینال خروجی "بالا" است و در صورت تشخیص حرکت "پایین" به سمت منفی می رود. با توجه به ترانزیستورهای PNP و NPN ، من در ساخت این اجزا وارد نمی شوم ، فقط به این دلیل است که آنها برخلاف رفتار مغایر با یکدیگر رفتار می کنند. اگر اختلاف مقدار مثبت ولتاژ بین پایه و امیتر وجود داشته باشد ، ترانزیستور NPN جریان بین کلکتور و امیتر را هدایت می کند ، در صورتی که PNP در صورت احساس ولتاژ کمتر بین پایه و امیتر ، جریان را بین کلکتور و امیتر انجام دهد. به ما نمی توانیم از یک ترانزیستور NPN استفاده کنیم زیرا هنگامی که یک "بالا" در پایه آن نسبت به ساطع کننده آن وجود داشته باشد ، تغییر می کند. به یاد داشته باشید ، DP-001 هنگام تشخیص حرکت "پایین" می رود. بنابراین من ترانزیستورهای PNP را انتخاب کردم ، زیرا آنها با توجه به امیتر توسط "کم" در پایه ایجاد می شوند و اجازه می دهند جریان هنگامی که ترمینال DP-001 با تشخیص حرکت IR "کم" می شود از طریق ترانزیستور عبور کند. به مدار زیر یک مدار ساده است که نحوه عملکرد سیستم را نشان می دهد ، برای اضافه کردن 7 آشکارساز ، مقاومت و LED دیگر تنها کاری که باید انجام دهیم این است که این طرح را هشت بار کپی کنیم. در اینجا برخی از منطقی است که در مدار زیر طراحی شده است. این که طبق برنامه کار می کند و اجزای آن در ابری از دود آبی نمی سوزند. ما برای جریان در ترمینال خروجی DP-001 و از طریق پایه ترانزیستور 2N3906 نیازی به جریان نداریم ، ما فقط باید یک سوئیچ منطقی بین "بالا" و "پایین" ، برای کاهش جریان از طریق مبدل ، یک مقاومت 1k اهم (r1) در خروجی ترمینال DP-001 و پایه ترانزیستور 2N3906 اضافه کنید. قبل از اتصال آند LED به ترانزیستور ، یک مقاومت محدود کننده جریان (r2) با مقدار مقاومت 470 اهم بین دو جزء قرار می دهیم. هنگامی که DP-001 حرکت را تشخیص نمی دهد ، ترمینال خروجی آن "زیاد" (Vdd) خواهد بود و این مقدار بالا در پایه ترانزیستور ما احساس می شود و جریان جریان بین جمع کننده و امیتر را مسدود می کند. هنگامی که DP-001 حرکت را حس می کند ، ترمینال خروجی "پایین" می شود (Vss) و ترانزیستور روشن می شود و اجازه می دهد جریان بین کلکتور و امیتر جریان یابد ، چراغ LED را روشن می کند ، مقاومت 470 اهمی حرارت ایجاد کننده جریان را از طریق آن محدود می کند. LED

مرحله 3: ساختن مدار

من پیشنهاد می کنم حداقل روی یک نان برد متوسط سرمایه گذاری کنید ، این ابزار خوبی برای یک تیک کار مدار است. ابتدا طراحی ساده را با استفاده از DP-001 ، مقاومت های محدود کننده ، ترانزیستور سوئیچینگ و LED آزمایش کردم. وقتی این کار طبق برنامه انجام شد ، مدار سوئیچینگ را با هر هشت ترانزیستور و مقاومت ایجاد کردم و همه آنها را برای آزمایش نهایی متصل کردم.

هنگامی که حرکت IR از جلوی آشکارساز عبور کرد ، LED ساده روشن شد. در آن زمان زمان اتصال سیم به تمام LED ها فرا رسیده بود ، سپس همه آشکارسازها را با خروجی مثبت (قرمز) ، منفی (سیاه) و ترمینال (سبز) آنها سیم کشی کرد. به منظور صرفه جویی در فضا روی صفحه مدار ، مقاومت محدود کننده جریان (r2) را در خطی که با سیم جمع شده در کنار ترانزیستور قرار داشت ، در خط قرار دادم. عکسهای زیر تخته مدار "گل" را نشان می دهد ، به خطوط زرد و قرمز توجه کنید ، هر کدام دارای یک مقاومت محدود کننده جریان (r2) به صورت خطی و با انقباض حرارتی پوشیده شده اند. اکنون 64 LED را با تمام سرنخ های مثبت و منفی آنها آماده کنید. اینجاست که چکش برای رفع خستگی به کار می آید ، انگشت خود را بکشید ، زیرا برای اتمام کار به انگشتان دست خود نیاز دارید. با اتصال هر هشت آشکارساز ، ترانزیستور ، LED ، آنها را روی تخته نان وصل کردم ، با یک حرکت دست ، هشت LED روشن و سپس خاموش شد. وقت آن رسیده بود که همه چیز را به هم وصل کنیم. از آنجایی که هر آشکارساز هشت LED را هدایت می کند ، من الگویی از گروه های LED ایجاد کردم و مطمئن شدم که LED هایی را که توسط هر آشکارساز روشن می شود پخش می کنم. تمام سرنخ های مثبت یک گروه 8 LED را با هم گره بزنید. در حال حاضر هشت گروه از سرنخ های منفی را در نظر بگیرید و همه آنها را در زمینه منبع تغذیه به نقطه مشترک متصل کنید. هر گروه LED به جمع کننده ترانزیستورها وصل شد. مثبت و زمین به برد مدار وصل شد. سمت ساطع کننده ترانزیستورها مستقیماً به Vdd و سمت جمع کننده به آند LED از طریق مقاومت محدود کننده و کاتد LED به زمین وصل شده بود. آزمایش مدار کار کرد ؛ قسمت بعدی این بود که تمام LED ها را به قوطی های خود بچسبانید ، و سیم ها را به طور منظم تنظیم کنید. گل مدار به پشت پنل آرایه به یک براکت فلزی با پشت بندهای زیپ پانل بسته شد. در مرحله بعد ، هر گروه از 8 LED مثبت را به جمع کننده ترانزیستور روی گل وصل کردم. سپس همه آشکارسازهای حرکت را به سوراخ هایی که قبلاً حفر شده بود بچسبانید ، مطمئن شوید که از سیم کشی مناسب استفاده می کنید تا لانه سیم ها از شما دور نشوند. در قسمت جلویی پنل آرایه ، من لنزهای Fresnel را در جلوی هر آشکارساز چسباندم. هنگامی که لنزهای Fresnel در محل قرار گرفتند ، حساسیت آشکارسازها به طرز چشمگیری افزایش یافت. سپس ترانسفورماتور دیواری منبع تغذیه 12 ولت DC در قسمت پشتی پانل با سرب مثبت به سوئیچ و سر دیگر آن به اتصال مثبت گل مدار وصل شد. خطوط زمین گل و آشکارساز حرکت به نقطه مشترک سیستم گره خورده است. طناب فشرده به طور محکم روی ترانسفورماتور بسته شده و کراوات بسته می شود تا از قطع شدن سیم جلوگیری شود. سوئیچ روی لبه پشتی پنل با چسب حرارتی نصب شده بود. من برای آویختن این قطعه به دیوار از تسمه های لوله کشی استفاده کردم (تصویر اول) ، آنها موقتی بودند و برای حفظ شباهت حلقه ها در طرح کلی انتخاب شدند. آنها قبلاً حلقه های D و پشت درها را برای ایستادن پانل دور از دیوار عوض کرده اند. بازی با این قطعه بسیار سرگرم کننده است ، همانطور که بیننده در حال حرکت است ، الگوهای رقص نور با حرکت. در آینده ، ممکن است این قطعه را مجدداً با افزودن یک میکروکنترلر و شارلیپلکس چراغ ها ایجاد کنم که الگوهای خنک را ایجاد می کنند ، در حالی که هیچ حرکت خاصی برای مدت زمان مشخص وجود ندارد.