Breathe: Fading Fairy Lights in een glazen blok - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Voor Kerstmis dit jaar besloot ik een glazen blok, een PWM-controller en een paar LED-sprookjeslichtstrengen te gebruiken om mijn vrouw een kleurrijk geschenk te geven.

Stap 1: Onderdelen

Hier zijn de onderdelen die je nodig hebt.

Microcontroller

Dit hoeft niet bijzonder groot, snel of veel pinnen te zijn (je hebt maar 2 datapinnen nodig voor de I2C-verbindingen). Ik heb de Adafruit Trinket M0 gebruikt omdat hij klein is, ik hou van dit formaat en ik wilde leren werken met CircuitPython.

16 kanaals PWM break-out board

Er zijn veel vergelijkbare soorten PWM break-out boards, waaronder die van Adafruit. Zelfs als je controller veel beschikbare PWM-pinnen heeft, zou ik toch proberen om al je strengen vanaf daar van stroom te voorzien, en in plaats daarvan kiezen voor het break-out board: de LED's kunnen veel meer stroom trekken dan de controller toestaat. De meeste controllers zullen hiertegen beschermen, maar sommige kunnen zelfs in rook opgaan. Het beste is om het break-out board te gebruiken.

Kerstverlichting

Er zijn vele, vele kleuren, soorten en lengtes van kerstverlichting goedkoop verkrijgbaar, zelfs sommige met RGB-verlichting. Ze kosten ongeveer $ 1 per streng, geven of nemen. Ik hou van het soort waarbij elke streng een enkele kleur heeft, omdat het gemakkelijker is om de effecten te beheersen. Hier is een optie op Amazon. Elke streng wordt geleverd met een eigen fob met knoopbatterijen en een schakelaar. U kunt niet meer strengen van stroom voorzien dan het aantal apparaten dat wordt ondersteund door uw PWM-break-outboard (in mijn geval 16).

Blok glas

Je kunt verschillende soorten glazen blokken vinden bij handwerkwinkels en zelfs bij bouwmarkten. Ik raad af om ze online te kopen omdat ze te duur zijn (waarschijnlijk vanwege hun gewicht). Ze zijn plat, golvend, helder, diffuus, gekleurd, in verschillende maten, enz. Ze zijn erg mooi, maar ook breekbaar, glad en heel erg zwaar. Zorg ervoor dat degene die je krijgt aan één kant een langwerpig gat heeft en een plastic inzetstuk dat erin springt en dat gat bedekt.

Als het gewicht of de grootte van het glazen blok een probleem is, zal zowat elke transparante container werken. Je kunt zelfs een (schone, droge) fles wijn of sterke drank, een glazen bol, een extra groot champagneglas of een andere doorzichtige container gebruiken. Ik zou echter iets vrij groots gebruiken, omdat het effect naar mijn mening beter is als de container groot is. Als je van het glazen blok afwijkt, moet je enkele instructiestappen overslaan of improviseren.

Kunststof behuizing voor het circuit

Ik vind het leuk om al mijn elektronica op één plek te plaatsen. Kies je favoriete behuizing, ongeveer 2 inch bij 4 inch bij 1 inch (bijvoorbeeld deze van Amazon), maar als je dit voorbeeld gaat volgen, zorg er dan voor dat het klein genoeg is om comfortabel aan de buitenkant van het blok te passen, maar groot genoeg voor de controller, het PWM-bord en de draden.

Wat ik echt wilde gebruiken was een holle houten basis waarop het blok kon zitten. Helaas kon ik er geen vinden en had ik geen tijd om er zelf een te maken. Je kunt de behuizing zelfs helemaal overslaan en de controller en het break-outboard gewoon in het glazen blok duwen, als je het niet erg vindt hoe dat eruitziet.

5v/2A-adapter of batterijpakket

De meeste PWM-kaarten hebben een MAX van 6v, dus houd de spanning daaronder, bijvoorbeeld ongeveer 5 volt (bijvoorbeeld deze op Amazon). Ik zou ook niet veel minder dan 2A gaan omdat de LED's nogal wat vragen. Je kunt ook een batterijpakket proberen.

Om het simpel te houden, voed ik alles altijd met 5,5 mm / 2,1 mm-aansluitingen.

Diverse onderdelen

Je hebt ook nodig: een schakelaar (het is gemakkelijker om gaten te boren voor ronde schakelaars), vatconnector-aansluiting (passend bij de aansluiting van de adapter), patchdraden, vrouwelijke headers, schroeven, bouten, moeren, soldeerapparatuur, zijkniptangen, boor, hete lijm geweer, zilveren scherpte, enz.

Stap 2: Sluit de controller en het PWM-bord aan

U kunt deze aanwijzingen volgen om de controller en het PWM-bord aan te sluiten. Verbind de SCL- en SDA-pinnen op elk apparaat met elkaar. U moet de Vout-lijn van het PWM-bord naar de stroomingang van de controller leiden en de Vout van de controller naar de Vcc-pin van het PWM-bord.

Er is geen circuit- of zelfs een breadboard nodig, aangezien u patchdraden kunt gebruiken om de mannelijke pinnen van het ene apparaat met de mannelijke pinnen van het andere te verbinden.

Vervolgens heb je tijdelijk een manier nodig om 5v DC aan te sluiten op de invoerschroefblokken van het PWM-bord. Als je een bankvoeding hebt, sluit die dan aan. Anders moet u een socket aan elkaar solderen die overeenkomt met de aansluiting van de adapter (gebruik een voltmeter om ervoor te zorgen dat u positief en negatief soldeert) en de draden naar de ingangsschroefblokken leiden.

Stap 3: Bereid de Fairy Light-strengen voor

We gaan de batterijhouders niet gebruiken. Voordat u de draden doorsnijdt, moet u er echter voor zorgen dat u de kleine weerstand vindt die in serie is gesoldeerd tussen de batterij en de eerste LED. Knip dat NIET af (met andere woorden, dat moet bij de streng blijven, niet bij de fob). Gebruik daarna uw favoriete scherpe gereedschap, zoals een diagonale kniptang, om de batterijhouder van de streng te scheiden. Ik laat graag een paar centimeter draad achter aan de kant van de batterij, zodat deze in de toekomst opnieuw kan worden gebruikt. Maak je nog geen zorgen over welke draad positief is en welke negatief. Hoewel dat altijd belangrijk is bij het werken met LED's, handig voor ons, maakt het op dit moment niet uit. De strengen die ik heb gekocht hebben sowieso een lichtgrijze streep op de positieve draad. Maak je geen zorgen als de jouwe dat niet doet.

Het PWM-break-outbord heeft 16 clusters van drie pinnen: aarde, 5v en signaal, dus elke streng heeft zijn eigen cluster van 3 vrouwelijke header-sockets nodig om te matchen. We gaan alleen de buitenste pinnen (aarde en signaal) gebruiken, dus nadat je je cluster van de lange headerstrip hebt gesneden, trek je gewoon de middelste (onnodige) pin van de vrouwelijke header eruit. Soldeer de draden voor elke streng aan de buitenste pinnen van een vrouwelijke headercluster.

Nadat u elke streng hebt gesoldeerd, moet u deze testen. Ik deed dit door de controller en het PWM-bord aan te zetten en vervolgens een tijdelijk programma te laden dat eenvoudig alle 16 sets pinnen aanzet.

Als je een CircuitPython-controller gebruikt (zoals de M0 Trinket), biedt Adafruit een uitstekende tutorial over het opstarten, bijwerken en programmeren van het bord. Zodra dat is gebeurd en het bord via een USB-kabel op uw computer is aangesloten, kunt u een bestand met de naam "code.py" schrijven en opslaan in de hoofdmap van het besturingsbord. De ingebouwde software op de controller voert het python-programma uit in code.py. Het eenvoudige programma dat ik heb gebruikt om de strengen te testen, is hieronder bijgevoegd, genaamd test_code.py. Hernoem dit naar code.py en kopieer het naar de hoofdmap van de Trinket M0.

Als u CircuitPython niet gebruikt, moet u de Arduino IDE of een andere manier gebruiken om uw controller te programmeren om de signalen te verzenden die nodig zijn om alle PWM-poorten op volledige uitvoer te zetten.

Wanneer het programma is geladen, test u een streng door de vrouwelijke kop van de streng op een willekeurige set PWM-pinnen te duwen. Als de draad niet oplicht, trek hem er dan af, draai hem om en duw hem er weer op. Als dat nog steeds niet werkt, moet u de draden opnieuw solderen en het opnieuw proberen. Zodra de streng oplicht, moet u op de een of andere manier de positieve ("signaal") kant van de kop markeren, zodat u weet hoe u deze de volgende keer op de juiste manier kunt indrukken. Ik gebruikte een zilveren sharpie om de positieve kant van elke geteste header te markeren.

Nadat je het solderen hebt getest, wil je de soldeerpunten isoleren door een paar druppels hete lijm op de blootliggende draad, soldeer en metaal te doen. Ik besloot om hete lijm te gebruiken (in tegenstelling tot krimpkous) omdat het doorzichtig is, net als de draden. Naast het vermijden van shorts, heeft dit het voordeel dat de verbinding wordt gestabiliseerd en versterkt, zodat deze minder snel buigt en breekt.

Wanneer alle strengen zijn gesoldeerd, getest en geïsoleerd, zou u ALLE headers op de pinnen van het PWM-bord moeten kunnen schuiven en ALLE strengen moeten oplichten. De volgorde van de kleuren is niet belangrijk voor dit prototype.

Stap 4: Bereid het glazen blok en de behuizing voor

Zoals ik hierboven schreef, moet het glazen blok een langwerpig gat hebben en moet het ook een soort hard plastic inzetstuk hebben dat op zijn plaats springt om het gat te bedekken. Allereerst moet u beslissen in welke richting het blok wordt georiënteerd, en dus aan welke kant de behuizing zal zijn: links, boven of rechts. Ik heb ervoor gekozen om het rechts te plaatsen. Ik wilde dat de schakelaar aan de achterkant zat en de adapteraansluiting aan de onderkant.

We moeten nu onze elektronicabehuizing aan dit inzetstuk bevestigen.

We moeten twee (of meer) kleine bouten door de twee plastic stukken passen om de ene aan de andere te bevestigen. Terwijl het inzetstuk in het glazen blok wordt geduwd, houdt u de behuizing erop zodat ze gecentreerd zijn. Plak ze aan elkaar. Verwijder voorzichtig het inzetstuk en de behuizing uit het blok zonder hun relatieve positie te veranderen. Bepaal twee punten die de twee stukken goed aan elkaar zullen bevestigen. Zoek een veilige plek om ze neer te zetten en boor door beide gaten. Verwijder de tape, trek ze uit elkaar en ruim de gaten op. Zet ze weer in elkaar, duw de bouten erdoor en monteer en draai de moeren vast.

Nu de behuizing aan het glazen blok kan worden bevestigd, hebben we een manier nodig om de strengen er doorheen te laten gaan. Ik gebruikte een boor met zeer grote boring en boorde een gat door het midden van de achterkant van de behuizing. Mijn inzetstuk had al een groot gat in het midden. Als de jouwe dat niet doet, boor dan gewoon door beide.

U moet nu uw schakelaar en adapteraansluiting voorbereiden. Boor gaten dienovereenkomstig. Ik moest een schuurdremel gebruiken om het gat voor de schakelaar te verbreden. Het gat voor de schakelaar heeft ook een kleine groef nodig, dus gebruik een vijl of een scherp, stevig mes. Duw de schakelaar door (deze springt op zijn plaats). Duw de krik erdoor en monteer de ringen en moeren naar buiten; draai vast.

Zoek een zwarte en rode 20 AWG-draad. Soldeer de draden aan de adapteraansluiting; de binnenste pen is positief en de buitenste behuizing is negatief; gebruik een voltmeter om erachter te komen welke pin overeenkomt. Ik steek graag de positieve (rode) door de schakelaar, maar dat maakt niet uit. Strip de vrije uiteinden van de draad en test door de stekker van de adapter in te steken, aan te zetten en de spanning te testen. Als er een probleem is, soldeer en soldeer indien nodig opnieuw. Controleer ook of de spanning nul is als de schakelaar uit staat.

Plaats de controller en het PWM-bord in de behuizing. Steek de voedingsdraden in de schroefblokken van het PWM-bord: rood naar positief en zwart naar negatief.

Stap 5: Steek strengen in het blok

Koppel de adapter los.

Terwijl het inzetstuk in het glazen blok is geduwd, duwt u langzaam een draad door het gat van de behuizing, in het blok. Laat het gewoon op natuurlijke wijze krullen terwijl je het zachtjes naar binnen duwt, zonder veel te proberen te beheersen. Wanneer het ver genoeg naar binnen is, duwt u de kop op een set PWM-kaartpinnen en zorgt u ervoor dat de positieve kant correct wordt uitgelijnd. Herhaal dit voor elke streng. Naarmate het drukker wordt in het blok, zullen de strengen kunstzinniger om elkaar heen kronkelen en draaien.

Wanneer de kop van de laatste streng op de pinnen van de PWM-kaart is geduwd, sluit u de adapter aan en zet u deze aan. Alle strengen moeten oplichten. Als sommigen dat niet doen, controleer dan opnieuw de richting van de kop van de streng op de pinnen. Controleer ook de soldeerverbindingen, er kan iets gebroken zijn. Repareer wat nodig is totdat alle strengen zijn verlicht.

Plaats het deksel op de elektronicabehuizing en schroef deze vast. Omdat het inzetstuk van het blok vrij gemakkelijk uit het glazen blok springt, dacht ik dat het een goed idee zou zijn om het beter vast te zetten, dus heb ik daarvoor wat verpakkingstape gebruikt.

Stap 6: Ademen

Nu moeten we een interessanter programma voor de lichten schrijven.

Sluit de controller weer aan op de computer.

Mijn naam voor dit stuk is "Ademen", dus ik wilde dat de strengen zouden lijken te "ademen", in en uit, en dan een willekeurige tijd pauzeren voordat ze weer ademen, waarbij elke streng onafhankelijk van de andere werkt. Hieronder staat het python-script dat het resultaat oplevert dat ik leuk vond; kopieer dit naar het bord om te zien of het werkt. Experimenteer in ieder geval met verschillende patronen, timing, pauzes, flitsen, enz. om te maken wat u mooi vindt.