RGB LED Fiber Optic Tree (ook bekend als Project Sparkle) - Ajarnpa

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2025-01-23 15:01

Vind je je kamer iets te saai? Wil je er een beetje sprankeling aan toevoegen? Lees hier hoe je een RGB LED neemt, wat glasvezeldraad toevoegt, en laat het SCHIJNEN!

Het basisdoel van Project Sparkle is om een superheldere LED plus een eindgloeiende glasvezelkabel te nemen en deze aan te sluiten op een arduino om een mooi lichteffect te creëren. Dit is een imitatie van stertegels/plafonds van glasvezel, maar verticaal gemonteerd omdat ik niet in mijn plafond kan boren en er geen voorgefabriceerde verlichting wordt gebruikt om de glasvezeldraden te verlichten. Het is dus echt een manier om coole glasvezeleffecten te krijgen zonder te investeren in dure stralers. Door het via LED op een arduino aan te sluiten, wordt ook elk type aanpassing en kleurverfijning toegevoegd! Het beste van twee werelden!Materialen: 10W LED - $ 5 - eBay. **Waarschuwing, dit is erg helder. Kijk hier NIET direct naar als deze aan staat. Plak het onder een doos om te testen of een andere geschikte bedekking** Gloeidraad aan het uiteinde van glasvezel - ~ $ 25-30 - Ik heb het online gekocht bij TriNorthLighting. Glasvezelkabel wordt over het algemeen per voet verkocht met verschillende strengnummers in de kabel. Hoe minder strengen in een kabel, hoe dikker elke afzonderlijke draad, wat in het algemeen een helderder eindpunt betekent. Kijk op deze pagina voor een handig overzicht van kabelnummer versus breedte. 12V, 2Amp voeding - ~$10 - Ik had er een liggen. Geheime materialen: de meeste van deze onderdelen zijn dingen die mensen zullen hebben en kunnen worden hergebruikt voor andere projecten Arduino - $ 25-30 - Ik gebruikte een Arduino Uno R3 Breadboard - ~ $ 5 Soldeerbout - Overal van $ 10 tot een orde van grootte hoger Circuitcomponenten - elk kost slechts een paar cent, de lastigere kwestie is waarschijnlijk waar je ze tegenwoordig kunt krijgen Draad, draadstrippers, snijders, enz. Tulle - $ 5 - gekocht van een ambacht winkel. Het is het materiaal dat ik heb gebruikt om de glasvezelstrengen aan de muur te weven

Stap 1: Overzicht van circuitcomponenten

Afgezien van de basisdraad (en de LED) heeft ons circuit twee hoofdcomponenten: transistors en weerstanden. Transistors We hebben dus een 10W LED, voedingskabel en arduino. Het doel is om de LED op het breadboard aan te sluiten en de arduino op hetzelfde breadboard te bevestigen, zodat de arduino een waarde kan uitvoeren en de LED met een bepaalde helderheid zal branden (overeenkomend met de waarde die de arduino heeft uitgevoerd). Het probleem is dat de Arduino maar 5V kan leveren, maar onze LED heeft 12V nodig (let op: dit kan veranderen afhankelijk van de power-LED die je gebruikt). Dit is waar de voeding binnenkomt. "Hoe zullen we ooit de arduino, LED en voeding met elkaar verbinden?!" vraag je je misschien af. Het antwoord is magie. De magie van TRANSISTORS! Simpel gezegd is een transistor een versterker of een schakelaar. In dit geval gebruiken we het als een schakelaar. Het wordt op één pin aangesloten op de Arduino, een andere pin op de voeding en een derde op de LED. Wanneer de arduino een stroom over een bepaalde drempel stuurt, gaat de transistor 'aan' en laat de voedingsspanning er doorheen lopen, waardoor de LED oplicht. Als er niet genoeg stroom van de arduino komt, laat de transistor de voeding er niet doorheen lopen en zal de LED uit zijn. Het schakelende type transistor staat bekend als een schakel- of junctietransistor. Er zijn veel verschillende typen beschikbaar die verschillende eigenschappen hebben, zoals de benodigde spanning over de pinnen, de versterking, enz. Ik moedig iedereen die geïnteresseerd is aan om meer over transistors te lezen om er een veel beter begrip van te krijgen. De 10W LED heeft in totaal vier pinnen, aan de ene kant de grond en aan de andere kant een pin voor elke kleur. Als we elke kleur afzonderlijk willen kunnen besturen (om elke kleurcombinatie van RGB weer te geven), moet elke kleur zijn eigen transistor hebben, dus we hebben in totaal drie transistors nodig. Meer details over de gebruikte transistors vindt u in de volgende stap. Weerstanden Nu we hebben uitgezocht hoe we de LED van stroom moeten voorzien, is er nog een ander probleem. Al deze kracht is niet per se een goede zaak! We willen de LED niet kortsluiten, dus moeten er weerstanden aan worden toegevoegd. Van de vier pinnen op de LED heeft de aardingspin geen weerstand nodig, omdat deze gewoon naar aarde gaat. Maar de drie gekleurde pinnen hebben minstens één weerstand nodig, en aangezien verschillende kleuren verschillende spanningen trekken, zijn het niet noodzakelijk dezelfde weerstanden. "Hoe komen we ooit achter deze waarden?!" vraag je je misschien af. Nou, het antwoord is MAGISCH. De magie van WISKUNDE! (lees verder, het is het waard, ik beloof het…)

Stap 2: Circuitcomponenten berekenen

Transistorstype Zoals gezegd in de vorige stap, zijn de transistors die hier worden gebruikt van de schakelvariant. Welk specifiek type transistor in een schakeling nodig is, hangt af van wat de schakeling nodig heeft, maar in deze schakeling is een 2N2219-transistor geschikt. Let op, je kunt een andere transistor dan 2N2219 gebruiken, zolang deze maar de juiste specificaties heeft voor de schakeling waaraan je werkt. (De meer gebruikelijke 2N2222-transistor zou ook geschikt moeten zijn) Afhankelijk van het transistortype zijn de drie pinnen op de transistor "emitter, base, collector" of "gate, source, drain". Het type 2N2219 is het eerste. Er zijn veel typen transistorbehuizingen, dus om te bepalen welke pin overeenkomt met de emitter, basis en collector, is het tijd om uw specificatieblad te raadplegen! De transistor heeft ook twee weerstanden nodig. Men verbindt de basis van de transistor met de Arduino - dit kan elke waarde zijn, meestal rond de 1kΩ. Dit wordt gebruikt zodat eventuele valse stroom van de arduino er niet voor zorgt dat de transistor triggert en per ongeluk het licht aanzet. De tweede weerstand die nodig is, verbindt de basis met aarde en is over het algemeen een grote waarde zoals 10kΩ Weerstandentypes Om de voeding op de LED aan te sluiten, moeten we enkele weerstanden gebruiken. Elke kleur op de LED heeft een andere vereiste spanningsingang. De specifieke waarden zijn afhankelijk van uw gebruikte LED, maar voor een standaard 10W LED zullen deze waarschijnlijk in het juiste bereik liggen: Rood - 6-8 V Groen - 9-12 V Blauw - 9-11 V Stroom vereist door de LED: 3 milliAmps (mA) Voedingsspanning: 12 V De situatie is dus: we gebruiken een voeding van 12 V om de LED van stroom te voorzien en elke kleur zou een lagere spanning moeten krijgen. We moeten weerstanden gebruiken om de spanning te verlagen die elke kleur op de LED daadwerkelijk ziet. Om de waarde van de benodigde weerstand te bepalen, is het tijd om de wet van Ohm te raadplegen. Bijvoorbeeld voor de rode kleur: Spanning = Stroom * Weerstand …. Herschrijven naar Weerstand = Spanning (val) / Stroom Weerstand = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (De waarde van 4 V is van 12V (voeding) - maximum van rood bereik (8 V)) We zijn echter nog niet klaar. Afhankelijk van uw type weerstand (d.w.z. de grootte) kan er slechts een bepaalde hoeveelheid vermogen door worden gedissipeerd. Als we weerstanden gebruiken die niet genoeg vermogen kunnen dissiperen, verbranden we ze. De formule om het vermogen over de weerstand te berekenen komt van de wet van Ohm: het is Vermogen = Spanning * Stroom. Vermogen = 4V * 0,3 A = 1,2 W Dit betekent dat we een weerstand van 13,3Ω, 1,2 W (minstens) nodig hebben om ervoor te zorgen dat onze LED veilig is. Het probleem is dat de meest voorkomende weerstanden 1/4 W of minder hebben. Wat te doen?! Met behulp van de magie van het parallel instellen van weerstanden kunnen we het probleem oplossen. Door vier (1/4 W) weerstanden parallel te combineren, komt de totale vermogensdissipatie op 1 W. (Idealiter zouden we vijf weerstanden parallel toevoegen, maar aangezien 1,2 W alleen zichtbaar is wanneer deze maximaal is verlicht, en gen we gebruiken iets minder). Door parallel weerstanden toe te voegen, neemt hun weerstand proportioneel af (wat betekent dat als we vier weerstanden van 13,3 parallel combineren, de totale weerstand slechts ~ 3 Ω zal zijn) Om de juiste weerstand en vermogensdissipatie te krijgen, kunnen we vier 68 Ω 1/4W-weerstanden combineren in parallel. We krijgen dit aantal door 13,3Ω met vier te vermenigvuldigen, wat ~ 53Ω is en vervolgens de volgende hoogste standaardwaarde voor een weerstand te nemen. Algemeen: om de rode kleur van stroom te voorzien, moeten we één weerstand van 13,3Ω 1W of vier parallelle weerstanden van 68Ω 1/4W gebruiken. Gebruik hetzelfde proces om de weerstand te berekenen die nodig is voor de andere kleuren. Samenvatting van de vereiste circuitcomponenten: 3 x 2N2219-transistoren 3 x 1kΩ-weerstanden 3 x 10 kΩ-weerstanden Rood: 4 x 68Ω 1/4 W-weerstanden Blauw: 4 x 27Ω 1/ 4W-weerstanden Groen: 4 x 27 Ω 1/4W-weerstanden

Stap 3: Circuitschema / Het circuit construeren

Nadat je de wiskunde hebt doorgenomen en alle benodigde stukjes hebt verzameld, is het tijd om ze in elkaar te zetten!

Neem eerst uw voeding en verbreek de verbinding die deze aan het einde heeft en isoleer de stroom- en aardingsdraden. Voeg de aardingsdraad toe aan een van de breadboard-rails. Soldeer de stroomdraad om de benodigde weerstanden op de LED te solderen. Bouw vervolgens de schakeling op zoals aangegeven op het schakelschema. Merk op dat alle aardingen in het circuit (arduino-aarde, transistor-aarde, voeding-aarde) op de een of andere manier met elkaar verbonden moeten zijn.

Stap 4: Arduino-code

We zijn er bijna! Tijd om ons circuit op de Arduino aan te sluiten.

De code hier laat de RGB-LED gewoon een kleurencyclus doorlopen (d.w.z. de hele regenboog wordt bekeken). Als je bekend bent met arduino, dan is dit niet al te ingewikkeld. Deze code is oorspronkelijk niet door mij geschreven, maar ik kan me eerlijk gezegd niet herinneren waar ik hem heb gedownload; het was open-source. Als ik het me herinner of als iemand de bron weet, citeer ik die graag. De schets is hieronder geplakt. Zorg ervoor dat de pin-waarden in de schets overeenkomen met de pinnen op de Arduino die wordt gebruikt om verbinding te maken met de LED. Het enige dat de code doet, is een individuele waarde (van 0 tot 255) naar elk van de LED-kleurpinnen sturen. Als je wilt dat een specifieke kleur naar voren komt, bekijk dan een RGB-kleurenkaart //Laat een RGB-LED door een kleurenwielcyclus lopen int helderheid = 0; // hoe helder de LED is. Maximale waarde is 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup() {// verklaar pinnen als output: pinMode(RED, OUTPUT); pinMode (GROEN, UITGANG); pinMode (BLAUW, UITGANG); } // van 0 tot 127 void displayColor (uint16_t WheelPos) { byter, g, b; schakelaar (WheelPos / 128) { geval 0: r = 127 - WheelPos % 128; //Rood omlaag g = WheelPos % 128; // Groen omhoog b = 0; // blauw uit pauze; geval 1: g = 127 - WheelPos % 128; // groen naar beneden b = WheelPos % 128; // blauw omhoog r = 0; // rood uit pauze; geval 2: b = 127 - WheelPos % 128; // blauw omlaag r = WheelPos % 128; // rood omhoog g = 0; // groen uit pauze; } analoogWrite(ROOD, r*2); analogWrite(GROEN, g*2); analoogWrite(BLAUW, b*2); } void loop() { displayColor(rad); vertraging (40); rad = (rad+1) % 384; }

Stap 5: De glasvezeldraden toevoegen

Zelfs als je deze stap niet voltooit, is het leuke dat we nu een geweldige, heldere, volledig aanpasbare RGB-LED hebben. Ik heb ervoor gekozen om het te combineren met glasvezel, maar eigenlijk kun je alles doen wat je wilt! Een lieve spotlight maken? Een discobal aansteken? Zoveel mogelijkheden!

Ik kocht oorspronkelijk vijf voet 50-strengs vezel, 10 voet 12-strengs vezel en 5 voet 25-strengs vezel. Uiteindelijk heb ik de lengte doormidden gesneden, zodat ik meer plekken zou hebben, ook al waren de draden zelf korter. Ik koos ervoor om een boom te maken omdat ik ze niet door een muur kon monteren. De tule is met rubbercement op de muur gelijmd (tule is vrij licht van gewicht, dus tape zou voldoende kunnen zijn). De vezels zijn door de tule geregen tot een boomachtig patroon. Met behulp van een leeg/uitgedroogd blikje frisdrank wordt de LED onderaan geplaatst en worden de vezels bovenaan toegevoegd. Het grootste probleem op dit moment is proberen ervoor te zorgen dat het licht door de vezels gaat in plaats van alleen door de bovenkant van het blikje frisdrank. De vezels stevig in folie wikkelen kan helpen, maar ik raad aan om de opstelling uit te proberen waarvan je denkt dat die werkt. Leg al deze stukjes bij elkaar en we hebben onze boom!

Stap 6: Feest

Er zit niets anders op dan de lichten te dimmen, de Arduino van stroom te voorzien en te genieten van de gloed van onze nieuwe glasvezelopstelling!

Ik heb ook een video van de installatie bijgevoegd. Het ziet er persoonlijk beter uit, maar je kunt het langzaam door een kleurenwiel zien bewegen.