Đồng hồ LED dây tóc phong cách "Charlotte's Web": 10 bước (có hình ảnh)

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

Kể từ lần đầu tiên nhìn thấy bóng đèn dây tóc LED, tôi đã nghĩ rằng dây tóc này phải tốt cho một thứ gì đó, nhưng phải đến khi cửa hàng bán đồ điện tử địa phương đóng cửa, tôi mới mua một số bóng đèn với ý định đập bỏ chúng và xem tôi có thể làm gì với các sợi nhỏ.

Không mất nhiều thời gian để quyết định rằng họ sẽ tạo ra một chiếc đồng hồ thú vị và sẽ rất thú vị khi thả trôi các phân đoạn trong không khí chỉ lơ lửng bằng dây điện của chúng.

Một phần thông qua việc xây dựng nó, tôi nhận ra rằng nó gợi nhớ một cách kỳ lạ về những mạng nhện được viết trong cuốn sách "Trang web của Charlotte"

Hãy nhớ rằng thiết bị này có 80V trên khung kim loại trần. Nhưng sử dụng bộ chuyển đổi DC-to-DC cách ly và nguồn điện có nghĩa là có thể chạm vào khung và không bị giật. Hoặc ít nhất là tôi chưa.

Bước 1: Các bộ phận bắt buộc

Các thí nghiệm của tôi cho thấy rằng đèn LED cần khoảng 55 vôn để phát sáng và phát sáng với nguồn điện đầy đủ khoảng 100V. Trong quá trình sử dụng, chúng được bố trí thành các cặp nối tiếp cho thị trường 230V / 240V và song song thuần cho thị trường 110V. Có một số loại bộ điều khiển trong nắp đèn nhưng tôi quyết định không thử sử dụng lại vì tôi muốn các dây tóc phát sáng ít hơn nhiều. Đồng hồ LED sáng hoàn toàn sẽ rất khó đọc. Một đồng hồ hiển thị 7 đoạn cần 27 dòng điều khiển và ban đầu tôi định sử dụng Arduino Mega. Tuy nhiên, khi thảo luận về việc điều khiển dòng điện 100V (hoặc lâu hơn) qua các đèn LED với bộ vi điều khiển trên kênh IRC không liên quan, tôi đã được biết về sự tồn tại của chip điều khiểnDS8880 cho màn hình huỳnh quang chân không. Chúng hoàn hảo cho công việc hiện tại vì chúng lấy 4 bit dữ liệu đầu vào BCD cho mỗi chữ số và chuyển đổi thành tín hiệu ổ đĩa 7 đoạn với điều khiển dòng điện tích hợp và thay đổi lên đến 1,5mA. Thử nghiệm cho thấy 1,5mA là lý tưởng cho ứng dụng này. Việc giảm từ 7 bit xuống 4 bit cho mỗi chữ số cũng có nghĩa là tôi có thể sử dụng Arduino Nano hoặc Uno để điều khiển vì chỉ cần 13 dòng điều khiển. (2 x 4 bit 0-9 kênh, 1 x 3 bit 0-7 kênh và 1 x 2 bit 0-3 kênh)

Tôi quyết định sử dụng tín hiệu radio MSF 60kHz để giúp Arduino biết thời gian trong ngày. Tôi đã sử dụng điều này trước đây với một số thành công bằng cách sử dụng các mô-đun bộ thu không có sẵn, một trong số đó tôi phải sử dụng. Tuy nhiên, chúng có vẻ khó tìm hơn hiện tại, vì vậy có thể dễ dàng sử dụng mô-đun WiFi hơn nếu bất kỳ ai muốn tạo phiên bản đồng hồ này của riêng họ.

Trong quá trình thử nghiệm, tôi nhận thấy rằng các Arduino Nanos mà tôi sử dụng dường như có nền tảng xung nhịp kém, tôi đã dành hàng giờ để chờ chúng đồng bộ hóa, sau đó trong tuyệt vọng đã thử cắm một Duemilanove cũ và đồng bộ hóa trong phút đầu tiên, và đã được sử dụng.

Để tạo ra 80V cần thiết để điều khiển các dây tóc, tôi đã sử dụng bộ chuyển đổi DC sang DC. Có nhiều loại có sẵn hoạt động từ 12V. Arduino có thể được cấp nguồn bởi 12V và tạo ra nguồn cung cấp 5V tiện dụng từ logic từ đó. Nhưng tôi đã quên thực tế này và mua một đầu vào 5V đắt tiền. Đây vẫn có thể là một lựa chọn tốt, điều đó có nghĩa là đồng hồ cũng sẽ chạy từ USB trong quá trình lập trình và bộ chuyển đổi đắt tiền ha đầu ra cách ly 5kV. (có nghĩa là khung 80V nổi, giảm nguy cơ sốc)

Đèn LED có sẵn trên eBay, không cần thiết phải đập vỡ bóng đèn để thu hoạch chúng.

Danh sách mua sắm:

Dây đồng tự thông. 34 SWG (31 AWG / 0,22mm) hoạt động.

Arduino

4 x trình điều khiển DS8880 VFD

Ít nhất 28 dây tóc LED (nhưng chúng dễ bị đứt, vì vậy hãy nhận được ít nhất 25% phụ tùng)

Bộ chuyển đổi DC sang DC

Tụ điện 5V 47µF

Tụ điện 4,7nF 100V

Vật liệu khung (tôi đã sử dụng đồng thau hình chữ U 3mm x 3mm x 0,5)

Một cơ sở của một số loại

Chất kết dính cyanoacrylate

Ổ cắm đầu vào DC (hoặc USB gắn trên bảng điều khiển)

Mô-đun thu 60kHz (hoặc tương tự) và ăng-ten.

Vỏ tiêu đề nam 7 chân (và các đầu cuối uốn phù hợp)

Bước 2: Làm nhỏ vật liệu khung

Khung được làm từ chiều dài 1m của phần chữ U bằng đồng thau 3mm (độ dày của tường 0,5mm) và sẽ không gợi ý bất cứ thứ gì nhẹ hơn thế.

Các đèn LED được điều khiển bởi các công tắc bên thấp. Điều này có nghĩa là mỗi đèn LED được kết nối với một khung dẫn điện ở 80V trên Cực dương và sau đó một dây cách điện dẫn qua khung đến các IC điều khiển.

Khung cần được khoan cho các dây. Tôi quyết định khoan lỗ ở độ cao thông thường là 10mm và làm một cái gá dẫn hướng nhỏ để đặt khoảng cách. Một rãnh ở dưới cùng giữ kênh khung và một chốt (phím allen trong ảnh) chỉ mục trên một lỗ hiện có và cho phép khoan hai lỗ nữa ở khoảng cách đã chọn.

Đồ gá khoan cũng tăng gấp đôi như một đồ gá uốn. Nó có một rãnh để ngăn kênh chữ U lan rộng trong quá trình uốn.

Tôi đã sử dụng các lỗ 1mm, nhưng nhỏ hơn có lẽ sẽ tốt hơn, giúp việc dán dễ dàng hơn.

Bước 3: Uốn khung

Tôi đã in một mẫu cho khung bên ngoài và định vị đèn LED. Điều này đã được dán vào bàn làm việc và sau đó tôi cẩn thận uốn khung bằng đồng cho phù hợp.

Uốn cong với mặt mở của chữ U ra bên ngoài rất dễ dàng, nhưng không thể làm cho mặt trong uốn cong mà không làm đứt kênh cho đến khi tôi ủ vật liệu bằng đèn hàn. Nó cần một chút thẳng sau khi ủ, vì vậy tốt nhất là chỉ ủ những bit thực sự cần nó. Chỉ cần làm ấm bằng đèn khò cho đến khi nó phát sáng rực rỡ và không còn nóng nữa. Đi quá xa và làm tan chảy nó sẽ vô ích.

Một lần để định hình khung đã được dán xuống mẫu.

Có thể tìm thấy mẫu dưới dạng PDF tại đây. Nếu in tỷ lệ 1: 1 (vừa với khổ giấy A3) thì chu vi chính xác là 1m cho phù hợp với chiều dài của vật liệu.

Bước 4: Đi dây vào các đèn LED

Đầu tiên, hãy tìm xem đầu nào của đèn LED là Cực dương (kết nối với điện áp dương). Trên đèn LED của tôi, điều này được đánh dấu bằng một lỗ nhỏ ngay gần phần cuối của lớp phủ nhựa.

Tất cả các đầu này đều cần hàn vào dây được hàn vào khung. Tôi không hoàn toàn hài lòng với kiểu đi dây của mình, vì vậy tôi sẽ từ chối đưa ra bất kỳ đề xuất nào. Chọc dây qua lỗ bạn đã chọn, kéo hơi chặt và hàn tại chỗ. Sau đó cắt bỏ phần thừa. Tôi đã sử dụng Veropen của mình như một bộ phân phối và giữ cho dây dẫn, một phần vì nó là loại cách điện chính xác (loại có thể được hàn xuyên qua mà không bị đứt, được gọi là "tự chảy")

Sau đó, bạn có thể bắt đầu dựng các chữ số, cố định dây chuyển mạch (Cathode) bằng chất kết dính cyanoacrylate tại điểm chúng đi qua các lỗ trên khung. Đảm bảo rằng bạn để lại nhiều độ dài để vòng quanh khung và vào hộp điều khiển / đế.

Bạn có thể hỗ trợ các dây từ nhau để có được các góc tròn và tránh dây đi qua phía trước các chữ số. Hàn chúng nếu chúng là dây điện, dán chúng nếu là dây chuyển đổi. Các góc của các chữ số trông giống như các dây phải chạm vào nhau, nhưng khi cần thiết có thể dễ dàng giữ chúng cách ly với nhau.

Bước 5: Làm đế và chân khung

Tôi đã làm một chân đế bằng gỗ sồi và gia công chân đồng cho khung trên máy tiện CNC của mình. Nhưng bất kỳ loại hộp nào cũng được, và chân in 3D cho khung sẽ hoạt động tốt, tôi chắc chắn.

Các chân được giữ bằng vít M5 trong các lỗ có đầu bù với lỗ ở giữa khung. Các vít phù hợp với các khe được gia công trong đế. Các dây dẫn đi qua các khe giống nhau. Các khe cho phép điều chỉnh khoảng cách giữa các chân để thiết lập độ căng của dây (ở một mức độ nào đó).

Một trong các vít được bổ sung có khoen và dây để cung cấp nguồn + 80V cho khung đồng.

Các tệp STL cho khung ăng-ten và giá đỡ PCB có trên Github của tôi.

Bước 6: Chế tạo và kiểm tra PCB điều khiển

Các phương tiện tạo ra PCB điều khiển được đề cập trong một Tài liệu hướng dẫn trước đây.

Tôi đã không làm việc từ một sơ đồ, tôi đã tạo ra nó khi tôi đi cùng. Tuy nhiên, tôi đã thực hiện một sơ đồ sau khi thực tế.

Định dạng PDF hoặc KiCAD

Sơ đồ này có thể thiếu một số lỗi mà bản phác thảo Arduino đã mã hóa vòng và có thể có thêm lỗi mà đồng hồ thực thiếu.

Các điểm quan trọng cần lưu ý là bộ chuyển đổi DC-DC phải được kết nối với chân V-in của Arduino và nguồn logic và bộ thu vô tuyến phải được kết nối với 5V được quy định. Điều này có nghĩa là Arduino và bộ chuyển đổi có thể chạy từ bất kỳ PSU nào lên đến 12V và logic vẫn chỉ thấy 5V được điều chỉnh.

Bước 7: Gắn các chữ số vào đế và sắp xếp tất cả các dây

Với các dây tạm thời được giữ vào kênh với một ít băng, nhiều sợi có thể được dẫn vào đế. Tôi đã sử dụng một bộ chuyển đổi nấc điều chỉnh để tìm ra dây nào. Đầu tiên tôi đặt nó thành một điện áp chỉ thắp sáng một dây tóc LED lỏng lẻo sau đó chọc đầu ra tích cực qua một lỗ khung. Sau đó, bằng cách chạm vào đầu đã cắt của đầu dây đồng tráng men với dây cung cấp âm từ bộ chuyển đổi, tôi có thể thấy mỗi led tương ứng với đoạn nào. Sau đó, tôi uốn dây vào một chốt và luồn một phần vào đầu nối.

Các thiết bị đầu cuối không dẫn điện sau khi uốn, chúng cũng cần được hàn để phá vỡ lớp men cách nhiệt. Sau khi hàn các chân được đẩy về nhà.

Bước 8: Flash Arduino

Bản phác thảo Arduino có thể được tìm thấy tại đây.

github.com/andypugh/LEDClock

Có hai bản phác thảo, một bản để chạy đồng hồ và một bản phác thảo chỉ đơn giản là chạy qua các số từ 0 đến 9 trên mỗi kênh.

Bản phác thảo thử nghiệm này sẽ cho phép bạn tìm ra tiêu đề nào trong các chân đầu ra cần được hoán đổi và nếu có bất kỳ dòng dữ liệu BCD nào cần được hoán đổi. (Nếu bạn nhìn vào bản phác thảo, bạn sẽ thấy rằng tôi cần phải hoán đổi một vài kênh do hệ thống dây dẫn, chúng dễ sửa hơn trong phần mềm).

Bước 9: Chờ đợi trong sự thất vọng cho Radio Synch

Đồng hồ vô tuyến cần có đầy đủ dữ liệu theo phút. Bản phác thảo Arduino nhấp nháy thanh trung tâm của chữ số hàng chục giờ để lặp lại dữ liệu vô tuyến đến và số phút hiển thị có bao nhiêu bit dữ liệu không được mặc định đã đến. Nếu nó đến 60 thì có dữ liệu tốt và thời gian được hiển thị.

Trên tinh thần tiết lộ đầy đủ, đây là một mô phỏng. Tôi dường như chỉ có thể làm cho nó đồng bộ khi được cấp nguồn từ USB của máy Mac và khi đặt ở một nơi nào đó không ăn ảnh. Trong trường hợp dữ liệu thực, các xung một giây có độ dài khác nhau, để mã hóa hệ nhị phân.

Ngoài ra còn có một yếu tố lười biếng (nó phát sáng, nhưng mờ hơn những cái khác) Bản thân đèn LED là tốt. Tôi sợ có vấn đề với chip trình điều khiển nhưng tôi sẽ thử nối lại dây đồng tráng men trước. (trong thực tế, tôi có thể sẽ chỉ chạy thêm một dây)

Bước 10: Hoàn thiện

Các dây có thể được giữ trong kênh với chiều dài của lớp cách điện bị tước từ một số dây 1,5mm2. Nhưng hãy cẩn thận để không làm hỏng các dây mỏng.

Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Tôi không tự nhận mình là người đầu tiên nghĩ ra ý tưởng sử dụng những dây tóc này cho đồng hồ, nhưng tôi đã đưa ra ý tưởng này một cách độc lập. Khi nghiên cứu các trình điều khiển phù hợp, tôi đã tìm thấy bài đăng này từ năm 2015 cho thấy một chiếc đồng hồ được làm từ cùng một dây tóc (mặc dù đồng hồ của anh ấy có vẻ linh hoạt, điều này sẽ dễ dàng hơn rất nhiều).

Tôi có thể là người đầu tiên treo chúng trong không gian trên dây điện của chúng, nhưng tôi cũng sẽ không quan tâm đến việc đặt cược vào điều đó.