De lading van de lichte array - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:20

Dit is een reeks lege hondenvoerblikken, elk met een enkel LED-lampje aan de binnenkant en een gekleurde lens op de opening. De LED's worden aangestuurd door bewegingsdetectoren die worden geactiveerd door interactie van de kijker. Door LED's te gebruiken als lichtbron voor elk van de blikken, is de stroombehoefte laag. Het circuit gebruikt een kleine hoeveelheid componenten voor het aansturen van de LED's, en deze instructable zal in enig detail beschrijven hoe het bewegingsdetectoren, transistors, weerstanden en LED's gebruikt om de interactieve lichtshow te creëren. Ik ben een beginneling in elektronica en heb pas onlangs creëerde mijn eerste circuitontwerp en bouwde dit project met succes. Iedereen die geïnteresseerd is in elektronica zou gemakkelijk mijn niveau van expertise als succesvolle beginner kunnen bereiken door te lezen en te doen, mijn enige wijsheid die ik heb geleerd, is dat als je je beter gereedschap kunt veroorloven, dat de manier is om te gaan. wil de ene winkel of het ene product boven de andere promoten, maar mijn gemeenschap heeft niet de beste selectie winkels waar ik goede elektronische componenten kan vinden, dus ik vermeld Radio Shack gewoon als "Shack", vervang door uw favoriete winkel of leverancier. Componenten: 64 hondenvoerblikken (gewassen) 32 groene 10 mm superheldere LED's (www.evilmadscientist.com) 32 blauwe 10 mm superheldere LED's (www.evilmadscientist.com) 50 'aansluitdraad (elektronische voeding, gissen aangezien ik het gebruik niet heb geteld)10 cederpanelen (hardwarewinkel)2 aluminium hoekbalk (hardwarewinkel)2 aluminium staven 1/16 inch dik (hardwarewinkel)8 1/4 w 1K weerstanden (shack)8 PNP-transistoren (Shack)8 DP-001 bewegingsdetectoren (www.glolab.com)8 Fresnel-lenzen (www.glolab.com)5' krimpkous (voor een professionele eindprod uct, gecoördineerde kleuren zijn cool)1 9V 800ma voeding (Shack)1 schakelaar (Shack)1 ronde PCB (Shack)31 messing #8 schroeven (hardwarewinkel)31 messing #8 moeren (hardwarewinkel)31 messing #8 ringen (Ijzerhandel) 32 glazen lenzen (oorspronkelijk idee was voor papier, perkament en mica of welke vorm dan ook voor het maskeren van een silhouet) 1 Verlengsnoer Gereedschap: Heet lijmpistool (beter dan ducttape) Draadstrippers (vertrouw niet op tanden, het hier afgebeelde gereedschap is het beste gereedschap voor de klus)soldeerbout (bedrieg jezelf hier niet, ik werd beter met een beter strijkijzer)soldeer (flux)Heteluchtpistool (alleen nodig als je je draadsoldeer krimpt)helpende handen (optioneel maar zeer aanbevolen) vergrootglas (optioneel) Breadboard (optioneel, maar noodzakelijk hulpmiddel voor iedereen die serieus bezig is met het ontwerpen van elektronische circuits)1 39K-weerstand (gevoeligheidsprogrammering DP-001)1 2,7K-weerstand (dwell-programmering DP-001)1 boor1 multi-size boor (een must boven een standaard boor)1 schroevendraaier1 hamer (optioneel, een teen inslaan verwijdert de verveling en teen soldeerbaarheid 64 LED's met 128 draden)1 Schuifmaat of schaalverdeling1 houtlijm2 lange schroefklemmen Elektrische opmerkingen: Vcc = source positiveVdd = FET positive, de voeding levert een positieve waarde aan de detector, de NFET-transistor op de DP-001 geeft een positieve waarde af bij de terminal noemen we dit VddVss = source negatief. Als kunstenaar die voornamelijk in olieverf werkt en recentelijk in meer hightech stukken, wilde ik ook een beetje groen in mijn werk opnemen. Ik heb twee mopshonden en ze lijken het leuk te vinden om elke dag te eten, wat leidt tot verspilling van voedselcontainers, dus begon ik de blikjes te bewaren voor een toekomstig project waarvan ik wist dat ik het zou bedenken als ik een grotere verzameling had. Een andere bevriende kunstenaar, die met gesmolten glas werkt, zei dat er een juryshow was met als thema 'samenwerking', en we besloten samen aan een kunstwerk te werken. Het was een perfecte gelegenheid om die hondenvoerblikken te gebruiken die in mijn garage stonden. Met zoveel blikken was het duidelijk dat het stuk de vorm moest aannemen van een soort array, die oplichtte door de beweging van de kijker. We ontmoetten elkaar in een plaatselijke coffeeshop en ik legde mijn plan uit, de naam van het stuk kwam zo natuurlijk als de natuur zelf, een reeks licht met behulp van een elektrische lading. Hier is een korte beschrijving van het werk en het proces om dit kunstwerk te maken.

Stap 1: Het frame bouwen

De cederpanelen werden gevonden bij een plaatselijke ijzerhandel en waren ontworpen voor het bekleden van kasten. De prijs was goedkoop $ 23 dollar voor 12 planken; ze waren perfect voor het project. Ze werden ook gekozen voor kleur en vorm met als bijkomend voordeel het lichte cederaroma.

Eerst werd het oppervlak van de planken geschuurd en gecoat met een vlakke Varithane om te voorkomen dat ze door het hanteren vet en vuil zouden aantrekken en om de kleur van de ceder beter naar voren te brengen. De planken zijn 3,75" breed en 48" lang, perfect voor de matrix om binnen de breedte en hoogte van de planken te passen, waardoor een perfecte afstand ontstaat voor een vierkante matrix. De diameter van het hondenvoer is 3 "en het vinden van een gatenzaag van deze maat was eenvoudig. Ik heb de middellijn van de planken gemeten en vervolgens de afstand tussen de middens van twee planken naast elkaar. Met behulp van deze meting heb ik de gaten langs de verticale lijn verdeeld van de planken om een vierkante reeks blikken te maken. Dit gaf me wat ruimte aan de boven- en onderkant van het stuk, om het stuk horizontaal te balanceren, werden twee blanco planken toegevoegd, één aan elke kant van de matrix. Boor de gaten voor de blikken met behulp van de 3 "gatenzaag, schuur het gat en test het blik in het gat om de opening te testen. Lijm de panelen aan elkaar met een kleine hoeveelheid houtlijm en klem ze samen, laat een nacht drogen. Ik wilde dat de uiteinden van de blikken gelijk waren en de basis zodat ze slechts 1 inch door de achterkant van het paneel zouden uitsteken. Met behulp van stapels van de gaten die uit de planken waren geboord om het voltooide paneel met de voorkant naar beneden waterpas te maken zodat elk 1 "door de achterkant kan uitsteken. Met behulp van het hete lijmpistool werd een lijmrups rond de basis van elk blikje geplaatst om ze aan het paneel te bevestigen. Om het stuk voldoende sterkte te geven zodat de panelen niet zouden barsten en uit elkaar zouden vallen wanneer ze worden gehanteerd, werden de planken ook aan de boven- en onderkant aan elkaar gebonden met een platte aluminium staaf en een stuk gehoekt aluminium. De platte balk kan worden weggelaten, maar ik wilde kracht en sta erom bekend dat ik van tijd tot tijd over-engineered. Lijn eerst de balk en de hoeksteun uit met de rand van het paneel, klem vervolgens een enkel gat door de verticale middellijn van elke plank, een aan de bovenkant en een aan de onderkant. Bind ze samen met de koperen schroeven, moeren en ringen. Om deze toepassing kracht bij te zetten, een rups hete lijm langs de lengte van de staven en de planken. Ik heb ook een kleine hete lijmkraal aan de basis van elke moer gezet om ze op hun plaats te houden; het kader is klaar. Bereid vervolgens de blikken voor. De binnenkant van de blikken had een grijze kleur die het licht van de LED absorbeerde, om meer van het licht op de lenzen te krijgen en rond te kaatsen. Dit werd bereikt door de binnenkant van de blikken te schilderen met markeerverf. De reden voor de keuze voor markerverf was vanwege het mondstuk, dat is ontworpen om naar de grond te wijzen, zodat het mondstuk recht is, wat het schilderen van de binnenkant van de blikken gemakkelijk maakt. Ik wilde ook dat de kleuren wat verschuiven, dus koos ik voor een rode, groene, blauwe, witte en gele kleur; op dit moment was het uiterlijk en de kleur niet bekend bij mij omdat mijn vriend bezig was ze te maken terwijl ik het frame en de elektronica bouwde. Om de gaten in de blikken te boren, maakte een standaardboor een braam, die te moeilijk was om te verwijderen en maakte het gat ook langwerpig nadat het was ontbraamd. Door een getrapte boor te gebruiken, is het gat schoon omdat dit bit de randen van het gat zal frezen terwijl het boort, waardoor een perfect rond gat wordt gemaakt met de juiste maat voor de LED's. Vervolgens heb ik de diameter van het zakelijke uiteinde van de DP-001 gemeten, zodat ik gaten in het paneel kon boren waar ze doorheen konden kijken; koos een overeenkomstige boormaat en legde een cirkelvormig patroon voor de gaten. Dit was om de consistente gelijkenis met cirkels te behouden. Met alle blikken geverfd, geboord en geïnstalleerd in het frame, is het tijd om aan de elektronica te werken.

Stap 2: Elektronisch ontwerp

Begrijp dat ik een beginneling ben op het gebied van elektronisch ontwerpen, als sommige van mijn interpretaties over componentbewerkingen onjuist zijn, plaats dan alstublieft een opmerking zodat de lezer duidelijkheid kan vinden. Ook de draadstripper was het zeer waardevolle hulpmiddel op de werkbank, het kan red je tanden als dat je gewoonte is, en kan je gezond verstand redden bij het strippen van honderden draden; dit is een goedkope tool, maar een geweldige tool. Voordat we alle elektronica toevoegen, is het beter om een ontwerp te maken en vervolgens de werking van het circuit te testen. Desolderen is niet de manier om vooruitgang te boeken en je kunt op die manier veel goede onderdelen verspillen. De eerste opdracht is om de waarden van de componenten te berekenen en de stroomvereisten van het circuit te definiëren. Het eerste onderdeel is de DP-001 bewegingsdetector, die een stroombehoefte heeft van minimaal 4v DC tot maximaal 15v DC, wat ons een mooi bereik geeft om mee te werken. Het circuit zal 65 LED's aansturen en elke LED kan maximaal 20 mA stroom trekken. 65 x.020A = 1.3A (64 LED's in blikken en 1 voor een stroomlampje), de stroom die nodig is voor de DP-001 is een lage 45 microampère of.000045A x 8 = 00036A, wat een zeer lage stroomvereiste is. I koos voor een 12v 800mA DC-stroomtransformator, me realiserend dat ik niet alle LED's tegelijkertijd aan zou hebben, en geen enkele zal ooit erg lang branden, deze heeft voldoende vermogen. Nu we weten welk vermogen de LED's zal aandrijven, moeten we de grootte van de beperkende weerstanden berekenen die voorkomen dat de LED's doorbranden terwijl ze zo helder mogelijk blijven. Dit is een eenvoudige taak om de wet van Ohm te gebruiken om te bepalen hoeveel weerstand elke LED nodig heeft om koel en helder te blijven. Volgens de specificaties van de LED mag de maximale stroom niet hoger zijn dan 0,020A (20mA), u kunt deze waarde indrukken om ze helderder te maken als de "aan"-duur kort genoeg is. Bereken de benodigde weerstand, neem de spanning en deel deze door de maximale stroomwaarde. 12v DC /.020mA = 600 ohm. Ik wilde het meeste licht uit elke LED halen, dus werd een weerstand van 470 ohm gekozen. Denk eraan dat de lichten niet continu branden, dus het gevaar dat ze doorbranden is klein, plus 470 is bijna 600. Om te controleren hoeveel stroom er zal door de LED worden getrokken als we een weerstand van 470 ohm gebruiken, delen we 12v door 470 ohm om gelijk te zijn aan.0255mA, een verschil van.0055mA, wat verwaarloosbaar is. LED's van één module zouden niet werken, en ze zouden allemaal tegelijk aangaan, wat minder effectief en een beetje saai zou zijn. Als we de 64 LED's door 8 delen en 8 DP-001-detectoren gebruiken die elk 8 LED's aansturen voor een totale stroom van 160ma per detector, is het nog steeds te veel voor de DP-001 die een maximale zinkwaarde van 100mA heeft. De 2N3906-specificatie zegt dat het kan dalen van 10 micro-ampère naar 100 milli-ampère, maar ik riskeer liever een transitor dan de bewegingsdetectiemodule. Hoe ik een transistor kies die in ons circuit zal werken: Er zijn twee basistypen schakeltransistors waar we naar zullen kijken, een NPN- of PNP-transistor. De aanduiding NPN en PNP beschrijft hun poorten en werking. Ik heb gekozen voor een PNP-weerstand voor algemeen gebruik, de 2N3906, deze hoeft niet veel warmte af te voeren en is zeer geschikt voor dit project. Transistors hebben drie connectoren, de basis, collector en emitter. Ze worden ingeschakeld door een spanning die aan hun basis wordt gedetecteerd, waardoor de poort wordt geopend en er meer stroom tussen de collector en de emitter kan vloeien. Het verschil in werking tussen NPN en PNP is dat de NPN wordt ingeschakeld als de basis een positieve spanning van 0,7 V of meer en schakelt onder deze waarde uit. De PNP is omgekeerd bevooroordeeld en wordt ingeschakeld wanneer de basis een lage spanning onder 0,07 V detecteert en boven deze waarde inschakelt. De LED's worden ingeschakeld door de aansluiting van de DP-001 te gebruiken om de transistor in te schakelen die stroom door de LED's laat stromen. De DP-001 voert een "hoog" uit op de uitgangsklem en zal "laag" naar negatief gaan wanneer beweging wordt gedetecteerd. Een korte opmerking over PNP- en NPN-transistors, ik zal niet ingaan op de constructie van deze componenten, alleen het feit dat ze zich tegengesteld gedragen omdat ze tegengesteld zijn. De NPN-transistor geleidt stroom tussen de collector en de emitter als er een positief spanningsverschil is tussen de basis en de emitter, terwijl de PNP stroom geleidt tussen de collector en de emitter als de basis een lagere spanning tussen de basis en de emitter waarneemt. We kunnen geen NPN-transistor gebruiken omdat deze wordt geschakeld wanneer er een "high" op zijn basis is met betrekking tot zijn emitter. Onthoud dat de DP-001 "laag" gaat wanneer beweging wordt gedetecteerd. Dus koos ik ervoor om PNP-transistoren te gebruiken, omdat ze worden geactiveerd door een "laag" op de basis ten opzichte van de emitter, waardoor stroom door de transistor kan stromen wanneer de aansluiting van de DP-001 "laag" wordt bij de detectie van IR-beweging. Het onderstaande circuit is een eenvoudig circuit dat laat zien hoe het systeem zal werken, om nog eens 7 detectors, weerstanden en LED's toe te voegen, hoeven we dit ontwerp alleen maar acht keer te kopiëren. Hier is een deel van de logica die in het hieronder ontworpen circuit is gestopt, zodat dat het werkt zoals gepland en dat de componenten niet verbranden in een wolk van blauwe rook. We hebben geen stroom nodig om door de terminaluitgang van de DP-001 en door de basis van de 2N3906-transistor te stromen, we hebben alleen een logische schakelaar tussen "hoog" en "laag", om de stroom door de basis van de transitor te verminderen, voegt u een weerstand van 1 k ohm (r1) toe aan de uitgang van de DP-001-aansluiting en de basis van de 2N3906-transistor. Voordat we de LED-anode aan de transistor binden, plaatsen we tussen de twee componenten een stroombegrenzende weerstand (r2) met een weerstandswaarde van 470 ohm. Wanneer de DP-001 geen beweging detecteert, zal zijn uitgangsklem "hoog" (Vdd) zijn en deze hoge waarde zal worden gedetecteerd aan de basis van onze transistor, waardoor de stroom tussen de collector en de emitter wordt geblokkeerd. Wanneer de DP-001 beweging detecteert, gaat de uitgangsklem "laag" (Vss) en de transistor zal inschakelen en stroom laten vloeien tussen de collector en de emitter, waardoor de LED oplicht, de weerstand van 470 ohm zal de warmte beperken die stroom veroorzaakt door de led.

Stap 3: Het circuit bouwen

Ik stel voor om te investeren in een breadboard van ten minste een gemiddelde grootte, het is het goede hulpmiddel voor een circuit-tinker. Eerst testte ik het eenvoudige ontwerp met behulp van de DP-001, begrenzingsweerstanden, schakeltransistor en LED. Toen dit werkte zoals gepland, bouwde ik het schakelcircuit met alle acht transistors en weerstanden en haakte ze allemaal aan voor een laatste test.

Het eenvoudige circuit was getest, toen IR-beweging voor de detector ging, ging de LED branden. Op dit punt was het tijd om draden naar alle LED's te solderen en vervolgens alle detectoren te bedraden met hun positieve (rood), negatieve (zwart) en terminaluitgang (groen). Om ruimte op de printplaat te besparen, heb ik de stroombegrenzingsweerstand (r2) in lijn geplaatst met de draad die aan de collectorzijde van de transistor was vastgemaakt. De foto's hieronder tonen de "bloem" printplaat, let op de gele en rode lijnen, elk met een stroombegrenzende weerstand (r2) in lijn en bedekt met krimpkous. Bereid nu de 64 LED's voor met al hun positieve en negatieve leads; hier komt de hamer goed van pas om verveling tegen te gaan, kies ervoor om een teen kapot te slaan want je hebt je vingers nodig om het werk af te maken. Ik sloot alle acht detectoren, transistors, LED's aan en bedraadde ze op het breadboard, met een handgebaar, acht LED's zwaaiden aan en toen uit. Het werd tijd om alles samen te vatten. Aangezien elke detector acht LED's zal aansturen, heb ik een patroon van LED-groepen gemaakt, waarbij ik ervoor zorgde dat de LED's die door elke detector zouden oplichten, werden verspreid. Bind alle positieve draden van een groep van 8 LED's samen. Neem nu de acht groepen negatieve draden en verbind ze allemaal met de gemeenschappelijke grond op de voeding. Elke LED-groep werd op de collector van de transistors geknipt; positief en aarde was verbonden met de printplaat. De emitterzijde van de transistors was rechtstreeks verbonden met Vdd en de collectorzijde was via de beperkende weerstand aan de anode van de LED gebonden, terwijl de kathode van de LED aan aarde was vastgemaakt. De circuittest werkte; het volgende deel was om alle LED's in hun blikken warm te lijmen, waarbij een ordelijke routering van draden werd gehandhaafd. De circuitbloem was aan de achterkant van het array-paneel vastgemaakt aan een metalen beugel met op de achterkant van het paneel ritssluitingen. Vervolgens bond ik elke groep van 8 LED's positieve leads aan de collector van een transistor op de bloem. Lijm vervolgens alle bewegingsdetectoren in gaten die eerder zijn geboord, zorg ervoor dat u goed draadbeheer gebruikt om te voorkomen dat het dradennest bij u wegkomt. Aan de voorkant van het array-paneel heb ik de Fresnel-lenzen voor elke detector warm gelijmd. Toen de Fresnel-lenzen eenmaal op hun plaats zaten, nam de gevoeligheid van de detectoren merkbaar toe. De muurtransformator van de 12v DC-voeding werd vervolgens aan de achterkant van het paneel gemonteerd met de positieve kabel aan de schakelaar en het andere uiteinde aan de positieve verbinding van de circuitbloem. De massakabels van de bloem- en bewegingsdetector waren verbonden met de gemeenschappelijke aarde van het systeem. Het verlengsnoer was stevig vastgemaakt aan de transformator met tie-wraps om te voorkomen dat het trekken aan het snoer de stroom zou loskoppelen. De schakelaar werd met hete lijm op de achterkant van het paneel gemonteerd. Ik heb een paar pijprouteringsriemen gebruikt om dit stuk aan de muur te hangen (eerste afbeelding), ze waren tijdelijk en werden gekozen om de gelijkenis van cirkels in het algehele ontwerp te behouden. Ze zijn al vervangen door D-ringen en deurstoppers om het paneel van de muur af te zetten. Dit stuk is erg leuk om mee te spelen, als een kijker beweegt, dansen lichtpatronen met de beweging mee. In de toekomst zou ik dit stuk misschien opnieuw kunnen bedraden door een microcontroller toe te voegen en charlieplex de lichten te laten coole patronen maken als er een bepaalde tijd geen beweging is.