Breathe: Fading Fairy Lights trong một khối thủy tinh: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Vào dịp Giáng sinh năm nay, tôi quyết định sử dụng một khối thủy tinh, một bộ điều khiển PWM và một số sợi đèn LED cổ tích để tặng vợ một món quà đầy màu sắc.

Bước 1: Các bộ phận

Đây là những phần bạn sẽ cần.

Vi điều khiển

Điều này không cần phải có gì đặc biệt lớn, nhanh và cũng không cần nhiều chân (bạn chỉ cần 2 chân dữ liệu cho các kết nối I2C). Tôi đã sử dụng Adafruit Trinket M0 vì nó nhỏ, tôi thích định dạng này và tôi muốn học cách làm việc với CircuitPython.

Bảng đột phá 16 kênh PWM

Có nhiều loại bảng đột phá PWM tương tự, bao gồm bảng của Adafruit. Ngay cả khi bộ điều khiển của bạn có nhiều chân PWM có sẵn, tôi vẫn tránh cố gắng cấp nguồn cho tất cả các sợi của bạn từ đó và thay vào đó chọn bảng ngắt: đèn LED có thể hút nhiều dòng hơn mức cho phép của bộ điều khiển. Hầu hết các bộ điều khiển sẽ bảo vệ chống lại điều này, nhưng một số bộ điều khiển thực sự có thể bốc khói. Tốt nhất nên sử dụng bảng đột phá.

Đèn cổ tích

Có rất nhiều, nhiều màu sắc, chủng loại và độ dài của đèn thần tiên với giá rẻ, thậm chí một số còn có đèn RGB. Chúng có giá khoảng $ 1 mỗi sợi, cho hoặc lấy. Tôi thích loại mà mỗi sợi là một màu duy nhất vì nó dễ kiểm soát các hiệu ứng hơn. Đây là một tùy chọn trên Amazon. Mỗi sợi đi kèm với fob riêng có chứa pin đồng xu và một công tắc. Bạn sẽ không thể cấp nguồn nhiều hơn số lượng thiết bị được hỗ trợ bởi bảng đột phá PWM của bạn (trong trường hợp của tôi là 16).

Khối thủy tinh

Bạn có thể tìm thấy các loại khối thủy tinh khác nhau tại các cửa hàng thủ công và thậm chí tại các cửa hàng đồ kim khí. Tôi khuyên bạn không nên mua chúng trực tuyến vì chúng quá đắt (có thể là do trọng lượng của chúng). Chúng có dạng phẳng, gợn sóng, trong, khuếch tán, có màu, với các kích cỡ khác nhau, v.v. Chúng rất đẹp, nhưng cũng dễ vỡ, trơn và rất nặng. Đảm bảo rằng cái bạn nhận được có một lỗ thuôn dài ở một bên và một miếng chèn bằng nhựa sẽ bật ra và che lỗ đó.

Nếu trọng lượng hoặc kích thước của khối thủy tinh là vấn đề, chỉ cần bất kỳ vật chứa trong suốt nào sẽ hoạt động. Bạn thậm chí có thể sử dụng một chai rượu hoặc rượu (sạch, khô), một quả cầu thủy tinh, một ly sâm panh quá khổ hoặc các vật chứa trong suốt khác. Tuy nhiên, tôi sẽ sử dụng một cái gì đó khá lớn, vì hiệu ứng sẽ tốt hơn khi thùng chứa lớn, theo ý kiến của tôi. Nếu bạn khởi hành từ khối thủy tinh, bạn sẽ phải bỏ qua hoặc thực hiện một số bước hướng dẫn.

Vỏ nhựa cho mạch điện

Tôi thích đặt tất cả các thiết bị điện tử của mình vào một nơi. Chọn vỏ bọc yêu thích của bạn, khoảng 2 inch x 4 inch x 1 inch (ví dụ như cái này của Amazon), nhưng nếu bạn định làm theo ví dụ này, hãy đảm bảo nó đủ nhỏ để vừa với bên ngoài của khối một cách thoải mái, nhưng đủ lớn để chứa bộ điều khiển, bảng PWM và dây dẫn.

Những gì tôi thực sự muốn sử dụng là một đế gỗ rỗng để khối có thể ngồi. Thật không may, tôi không thể tìm thấy một trong những cái đó và không có thời gian để tự làm một cái. Bạn thậm chí có thể bỏ qua hoàn toàn phần vỏ và chỉ cần đẩy bộ điều khiển và bo mạch phá vỡ vào khối thủy tinh, nếu bạn không bận tâm về vẻ ngoài của nó.

Bộ chuyển đổi 5v / 2A hoặc bộ pin

Hầu hết các bo mạch PWM có MAX là 6v, vì vậy hãy giữ điện áp dưới mức đó, ví dụ: khoảng 5 volt (ví dụ: điện áp này trên Amazon). Ngoài ra, tôi sẽ không đi ít hơn 2A vì đèn LED đòi hỏi khá nhiều. Bạn cũng có thể thử một bộ pin.

Chỉ để mọi thứ đơn giản, tôi luôn cấp nguồn cho mọi thứ bằng giắc cắm 5.5mm / 2.1mm.

Các bộ phận khác

Bạn cũng cần: một công tắc (dễ dàng hơn để khoan lỗ cho các công tắc tròn), ổ cắm đầu nối thùng (khớp với giắc cắm của bộ chuyển đổi), dây vá, tiêu đề cái, vít, bu lông, đai ốc, thiết bị hàn, dao cắt chéo, khoan, keo nóng súng, bạc mài, v.v.

Bước 2: Kết nối Bộ điều khiển và Bảng PWM

Bạn có thể làm theo các hướng dẫn sau để kết nối bộ điều khiển và bo mạch PWM. Kết nối các chân SCL và SDA trên mỗi thiết bị với nhau. Bạn nên chạy dòng Vout từ bảng PWM đến đầu vào nguồn của bộ điều khiển và Vout của bộ điều khiển đến chân Vcc của bảng PWM.

Không cần mạch điện - hoặc thậm chí là bảng mạch bánh mì, vì bạn có thể sử dụng dây vá để kết nối các chân đực từ thiết bị này với chân đực của thiết bị kia.

Tiếp theo, bạn sẽ cần một số cách tạm thời để kết nối DC 5v với các khối vít đầu vào của bo mạch PWM. Nếu bạn có nguồn điện dự phòng, hãy kết nối nguồn đó. Nếu không, bạn sẽ cần hàn một ổ cắm khớp với giắc cắm của bộ chuyển đổi với nhau (sử dụng đồng hồ đo vôn để đảm bảo bạn đang hàn âm và dương một cách chính xác) và chạy dây đến các khối vít đầu vào.

Bước 3: Chuẩn bị những sợi dây thần tiên

Chúng tôi sẽ không sử dụng fobs pin. Tuy nhiên, trước khi cắt dây, hãy đảm bảo rằng bạn tìm thấy điện trở nhỏ được hàn nối tiếp giữa pin và đèn LED đầu tiên. KHÔNG cắt bỏ phần đó (nói cách khác, phần đó sẽ ở lại với sợi chứ không phải fob). Sau đó, sử dụng công cụ sắc bén yêu thích của bạn, chẳng hạn như dao cắt đường chéo, để tách tấm pin ra khỏi sợi. Tôi muốn để lại một hoặc hai inch dây điện ở phía pin-fob để nó có thể được sử dụng lại trong tương lai. Đừng lo lắng về dây nào là dương và dây nào là âm. Mặc dù điều đó luôn quan trọng khi làm việc với đèn LED, thuận tiện cho chúng tôi, nhưng điều đó không quan trọng ở thời điểm này. Những sợi tôi mua thực sự có một sọc màu xám nhạt trên dây dương. Đừng lo lắng nếu của bạn không.

Bảng đột phá PWM có 16 cụm gồm ba chân: đất, 5v và tín hiệu, vì vậy mỗi sợi sẽ cần cụm 3 ổ cắm đầu cái riêng để phù hợp. Chúng tôi sẽ chỉ sử dụng các chân bên ngoài (mặt đất và tín hiệu), vì vậy, sau khi bạn cắt cụm của mình khỏi dải tiêu đề dài, chỉ cần kéo chân cắm ở giữa (không cần thiết) của tiêu đề nữ. Hàn các dây cho mỗi sợi vào các chân bên ngoài của một cụm tiêu đề cái.

Sau khi hàn xong từng sợi, bạn nên kiểm tra. Tôi đã làm điều này bằng cách cấp nguồn cho bộ điều khiển và bo mạch PWM, sau đó tải một chương trình tạm thời mà chỉ cần bật tất cả 16 bộ chân.

Nếu bạn đang sử dụng bộ điều khiển CircuitPython (như M0 Trinket), Adafruit sẽ cung cấp một hướng dẫn tuyệt vời về cách khởi động, cập nhật và lập trình bảng. Sau khi hoàn tất và bảng được kết nối qua cáp USB với máy tính của bạn, bạn có thể ghi và lưu tệp có tên "code.py" vào thư mục gốc của bảng điều khiển. Phần mềm tích hợp trên bộ điều khiển sẽ thực thi chương trình python trong code.py. Chương trình đơn giản mà tôi đã sử dụng để kiểm tra các chuỗi được đính kèm bên dưới, có tên là test_code.py. Bạn nên đổi tên nó thành code.py và sao chép nó vào thư mục gốc của Trinket M0.

Nếu không sử dụng CircuitPython, bạn nên sử dụng Arduino IDE hoặc một số cách khác để lập trình bộ điều khiển của bạn để gửi các tín hiệu cần thiết để chuyển tất cả các cổng PWM sang đầu ra đầy đủ.

Khi chương trình được tải, kiểm tra một sợi bằng cách đẩy tiêu đề cái của sợi lên bất kỳ bộ chân PWM nào. Nếu sợi tóc không sáng, hãy kéo nó ra, xoay ngược và đẩy nó trở lại. Nếu vẫn không được, bạn nên giải quyết dây và thử lại. Khi chuỗi sáng lên, bạn nên đánh dấu mặt tích cực ("tín hiệu") của tiêu đề bằng cách nào đó để bạn biết cách phù hợp để đẩy nó vào lần sau. Tôi đã sử dụng một chiếc bút mài bằng bạc để đánh dấu mặt tích cực của mỗi tiêu đề được thử nghiệm.

Sau khi đã kiểm tra vật hàn, bạn sẽ muốn cách điện các điểm hàn bằng cách nhỏ một hoặc hai giọt keo nóng lên dây, vật hàn và kim loại tiếp xúc. Tôi quyết định sử dụng keo nóng (trái ngược với ống co lại) vì nó rõ ràng, giống như dây điện. Ngoài việc tránh quần đùi, điều này có lợi cho việc ổn định và tăng cường kết nối, vì vậy nó ít có khả năng bị cong và gãy.

Khi tất cả các sợi được hàn, kiểm tra và cách điện, bạn sẽ có thể trượt TẤT CẢ các tiêu đề vào các chân của bảng PWM và TẤT CẢ các sợi sẽ sáng lên. Thứ tự của các màu sẽ không quan trọng đối với nguyên mẫu này.

Bước 4: Chuẩn bị Khối kính và Vỏ bọc

Như tôi đã viết ở trên, khối thủy tinh phải có một lỗ thuôn dài trong đó, và cũng phải có một số loại chèn nhựa cứng bật vào vị trí để che lỗ. Trước hết, bạn phải quyết định khối sẽ được định hướng theo cách nào, và do đó, bao vây sẽ ở phía nào: bên trái, trên cùng hoặc bên phải. Tôi đã chọn đặt nó ở bên phải. Tôi muốn công tắc ở mặt sau và ổ cắm bộ điều hợp ở dưới cùng.

Bây giờ chúng ta phải cố định vỏ thiết bị điện tử của mình vào phụ kiện này.

Chúng ta cần lắp hai (hoặc nhiều) bu lông nhỏ qua hai miếng nhựa để gắn miếng này vào miếng kia. Trong khi phần chèn được đưa vào khối thủy tinh, hãy giữ phần vỏ vào nó để chúng được căn giữa. Băng chúng lại với nhau. Cẩn thận tháo bộ chèn và vỏ ra khỏi khối mà không làm thay đổi vị trí tương đối của chúng. Quyết định hai điểm sẽ giữ chặt hai phần với nhau tốt. Tìm một nơi an toàn để đặt chúng xuống và khoan 2 lỗ qua cả hai. Tháo băng, kéo chúng ra và làm sạch các lỗ. Đặt chúng trở lại với nhau, đẩy bu lông qua, khớp và siết chặt các đai ốc.

Bây giờ vỏ bọc có thể được gắn vào khối thủy tinh, chúng ta cần một đường để các sợi đi qua nó. Tôi đã sử dụng một mũi khoan rất lớn và khoan một lỗ xuyên qua tâm của mặt sau của thùng loa. Phần chèn của tôi đã có một lỗ lớn ở giữa. Nếu của bạn không, chỉ cần đi sâu vào cả hai.

Bây giờ bạn nên chuẩn bị công tắc và ổ cắm bộ chuyển đổi. Khoan lỗ cho phù hợp. Tôi đã phải sử dụng một miếng nhám để mở rộng lỗ cho công tắc. Lỗ cho công tắc cũng cần có rãnh nhỏ, vì vậy hãy sử dụng dũa hoặc dao sắc và chắc chắn. Đẩy công tắc qua (nó bật vào vị trí). Đẩy giắc cắm qua và lắp vòng đệm và đai ốc ra bên ngoài; thắt chặt.

Tìm một số dây 20 AWG màu đen và đỏ. Hàn các dây vào ổ cắm bộ chuyển đổi; chân bên trong là cực dương và phần bên ngoài là cực âm; sử dụng đồng hồ đo vôn để tìm ra pin phù hợp. Tôi thích đặt tích cực (màu đỏ) qua công tắc, nhưng nó không thực sự quan trọng. Tháo các đầu còn lại của dây và kiểm tra bằng cách cắm giắc cắm của bộ chuyển đổi, bật và thử điện áp. Nếu có vấn đề, hãy gỡ bỏ và giải quyết nếu cần. Đồng thời kiểm tra xem điện áp bằng 0 khi công tắc tắt.

Đặt bộ điều khiển và bo mạch PWM vào trong hộp. Cắm dây nguồn vào các khối vít của bo mạch PWM: màu đỏ sang cực dương và màu đen sang âm.

Bước 5: Chèn các sợi vào khối

Rút phích cắm bộ chuyển đổi.

Với miếng chèn được đẩy vào khối thủy tinh, từ từ đẩy một sợi qua lỗ của vỏ bọc vào khối. Bạn chỉ cần để nó cuộn tròn tự nhiên khi bạn nhẹ nhàng đẩy vào mà không cần cố gắng kiểm soát nhiều. Khi nó vào đủ xa, hãy đẩy tiêu đề lên một bộ chân bảng PWM, hãy cẩn thận để căn chỉnh mặt tích cực một cách chính xác. Lặp lại cho mỗi sợi. Khi nó đông đúc hơn trong khối, các sợi sẽ cuộn và xoắn vào nhau một cách nghệ thuật hơn.

Khi đầu cắm của sợi cuối cùng đã được đẩy vào chân bo mạch PWM, hãy cắm bộ điều hợp và bật nó lên. Tất cả các sợi sẽ sáng. Nếu một số không, hãy kiểm tra lại hướng của tiêu đề sợi trên các chân. Cũng kiểm tra các kết nối hàn, một cái gì đó có thể đã bị hỏng. Sửa những gì cần thiết cho đến khi tất cả các sợi đều sáng.

Đậy nắp hộp điện tử và vặn nó xuống. Vì miếng chèn của khối bật ra khỏi khối thủy tinh khá dễ dàng, tôi nghĩ tốt hơn là nên giữ chặt nó tốt hơn, vì vậy tôi đã sử dụng một số băng đóng gói cho việc đó.

Bước 6: Thở

Bây giờ chúng ta cần viết một chương trình thú vị hơn cho đèn.

Cắm lại bộ điều khiển vào máy tính.

Tên của tôi cho tác phẩm này là "Breathe", vì vậy tôi muốn các sợi có vẻ như đang "thở", sau đó thở ra, và sau đó tạm dừng một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi thở lại, mỗi sợi hoạt động độc lập với các sợi khác. Dưới đây là tập lệnh python tạo ra kết quả mà tôi thích; sao chép nó vào hội đồng quản trị để xem nó hoạt động. Bằng mọi cách, hãy thử nghiệm với các mẫu, thời gian, tạm dừng, nhấp nháy, v.v. khác nhau, để tạo ra những gì bạn cho là đẹp.