Phí tổn của mảng ánh sáng: 3 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Đây là một loạt các hộp thức ăn cho chó rỗng, mỗi hộp có một đèn LED duy nhất bên trong và một thấu kính màu ở phần mở. Các đèn LED được điều khiển bởi bộ phát hiện chuyển động được kích hoạt bởi sự tương tác từ người xem. Bằng cách sử dụng đèn LED làm nguồn sáng cho mỗi lon, yêu cầu về điện năng thấp. Mạch sử dụng một lượng nhỏ các thành phần để điều khiển đèn LED và tài liệu hướng dẫn này sẽ mô tả một số chi tiết cách nó sử dụng bộ phát hiện chuyển động, bóng bán dẫn, điện trở và đèn LED để tạo ra màn hình ánh sáng tương tác. đã tạo ra thiết kế mạch đầu tiên của tôi và xây dựng dự án này thành công. Bất cứ ai quan tâm đến điện tử đều có thể dễ dàng đạt được trình độ chuyên môn của tôi như một người mới thành công bằng cách đọc và làm, một điều khôn ngoan của tôi học được là nếu bạn có đủ khả năng mua các công cụ tốt hơn, đó là con đường để đi. Là một nghệ sĩ, tôi thực sự không muốn quảng cáo cửa hàng hoặc sản phẩm này hơn cửa hàng hoặc sản phẩm khác, nhưng cộng đồng của tôi không có lựa chọn tốt nhất về cửa hàng nơi tôi có thể tìm thấy các linh kiện điện tử tốt, vì vậy tôi liệt kê Radio Shack chỉ là "Shack", thay thế bằng cửa hàng hoặc nhà cung cấp yêu thích của bạn. 64 lon thức ăn cho chó (đã rửa sạch) 32 màu xanh lá cây 10mm Đèn LED siêu sáng (www.evilmadscientist.com) 32 Đèn LED siêu sáng 10mm màu xanh lam (www.evilmadscientist.com) Dây móc 50 '(Nguồn điện tử, đoán vì tôi không tính mức sử dụng) 10 tấm tuyết tùng (Cửa hàng phần cứng) 2 thanh nhôm góc (Cửa hàng phần cứng) 2 thanh nhôm dày 1/16 inch (Cửa hàng phần cứng) 8 1/4 w điện trở 1K (lán) 8 bóng bán dẫn PNP (Giá đỡ) 8 Máy dò chuyển động DP-001 (www.glolab.com) 8 thấu kính Fresnel (www.glolab.com) Ống co nhiệt 5 '(dành cho sản phẩm đầu cuối chuyên nghiệp uct, màu sắc phối hợp mát mẻ) 1 nguồn điện 9V 800ma (Cùm) 1 công tắc (Cùm) 1 PCB tròn (Cùm) 31 vít đồng # 8 (Cửa hàng phần cứng) 31 đai ốc # 8 bằng đồng (Cửa hàng phần cứng) 31 vòng đệm # 8 bằng đồng (Cửa hàng phần cứng) 32 thấu kính thủy tinh (Ý tưởng ban đầu là dành cho giấy, vellum và mica hoặc bất kỳ hình thức nào làm mặt nạ hình bóng) 1 Dây nối Công cụ: Súng bắn keo nóng (tốt hơn băng keo) Dụng cụ tuốt dây (không dựa vào răng, công cụ trong hình ở đây là công cụ tốt nhất cho công việc) mỏ hàn (đừng lừa dối bản thân ở đây, tôi đã trở nên tốt hơn với bàn ủi tốt hơn) thuốc hàn (thông lượng) Súng nhiệt (chỉ cần thiết nếu bạn đang co nhiệt các mối hàn dây của mình) giúp đỡ đôi tay (tùy chọn nhưng cao đề xuất) kính lúp (tùy chọn) Bảng mạch (tùy chọn, nhưng công cụ cần thiết cho bất kỳ ai quan tâm đến thiết kế mạch điện tử) 1 điện trở 39K (lập trình độ nhạy DP-001) 1 điện trở 2,7K (lập trình dwell DP-001) 1 mũi khoan nhiều kích thước khoan1 (bắt buộc phải có trên một mũi khoan tiêu chuẩn) 1 tua vít 1 búa (tùy chọn, đập một ngón chân để loại bỏ sự nhàm chán và mệt mỏi iousness hàn 64 đèn LED với 128 dây) 1 Calibre hoặc cân1 keo gỗ2 kẹp vít dài Ghi chú điện: Vcc = nguồn dươngVdd = FET dương, nguồn điện cung cấp dương cho máy dò, bóng bán dẫn NFET trên DP-001 xuất ra giá trị dương tại thiết bị đầu cuối, chúng tôi gọi đây là VddVss = nguồn âm. Là một nghệ sĩ chủ yếu làm việc trong lĩnh vực dầu mỏ và gần đây là các mảng công nghệ cao hơn, tôi cũng muốn kết hợp một chút màu xanh lá cây vào tác phẩm của mình. Tôi có hai con chó con và chúng dường như thích ăn hàng ngày, điều này dẫn đến lãng phí hộp đựng thức ăn, vì vậy tôi bắt đầu tiết kiệm những chiếc hộp cho một số dự án trong tương lai mà tôi biết rằng tôi sẽ đưa ra khi tôi có một bộ sưu tập lớn hơn. Một người bạn nghệ sĩ khác, người làm việc trong thủy tinh nung chảy, nói rằng có một buổi biểu diễn vui nhộn lấy chủ đề là "sự hợp tác", và chúng tôi quyết định cùng nhau thực hiện một tác phẩm nghệ thuật. Đó là một cơ hội hoàn hảo để sử dụng những hộp thức ăn cho chó đang ở trong nhà để xe của tôi. Với rất nhiều lon, rõ ràng là tác phẩm phải có dạng một mảng nào đó, sáng lên bởi chuyển động của người xem. Chúng tôi gặp nhau tại một quán cà phê địa phương và tôi vạch ra kế hoạch của mình, tên của tác phẩm đến tự nhiên như chính bản chất của tự nhiên, một mảng ánh sáng sử dụng điện tích..

Bước 1: Xây dựng khung

Các tấm tuyết tùng được tìm thấy tại một cửa hàng phần cứng địa phương và được thiết kế để lót tủ quần áo. Chi phí không đắt là $ 23 đô la cho 12 tấm ván; chúng hoàn hảo cho dự án. Chúng cũng được chọn về màu sắc và hình thức với một lợi ích bổ sung là hương thơm tuyết tùng nhẹ.

Đầu tiên, bề mặt của tấm ván được chà nhám và phủ một lớp Varithane phẳng để ngăn chúng hút dầu mỡ và bụi bẩn qua quá trình xử lý và làm nổi bật màu của tuyết tùng. Các tấm ván có chiều rộng 3,75 "và dài 48", hoàn hảo để ma trận vừa với chiều rộng và chiều cao của các tấm ván tạo ra khoảng cách hoàn hảo cho một ma trận vuông. Đường kính lon thức ăn cho chó là 3 "và việc tìm một chiếc lỗ cưa ở kích thước này rất dễ dàng. Tôi đo đường tâm của tấm ván và sau đó là khoảng cách giữa các tâm của hai tấm ván cạnh nhau. Sử dụng phép đo này, tôi đã đặt các lỗ theo đường thẳng đứng của các tấm ván để tạo ra một dãy lon hình vuông. Điều này cung cấp cho tôi một số không gian ở trên cùng và dưới cùng của mảnh, để cân bằng mảnh theo chiều ngang, hai tấm ván trống đã được thêm vào, mỗi tấm ở mỗi bên của ma trận. Hãy khoan các lỗ cho lon bằng cách sử dụng cưa lỗ 3 ", chà nhám lỗ và thử lon trong lỗ để kiểm tra độ mở. Dán các tấm với một lượng nhỏ keo dán gỗ và kẹp lại với nhau, để khô qua đêm. Tôi muốn các đầu của lon phải đều nhau và phần đế của chúng sẽ nhô ra qua mặt sau của tấm chỉ bằng 1 ". Sử dụng chồng các miếng lỗ đã được khoan ra khỏi tấm ván để làm phẳng tấm hoàn chỉnh úp xuống sao cho mỗi cái có thể nhô ra 1 "qua mặt sau. Sử dụng súng bắn keo nóng, một hạt keo được đặt xung quanh đế của mỗi lon để cố định chúng vào bảng điều khiển. Để miếng ván có đủ độ chắc chắn để các tấm không bị nứt và tách rời khi xử lý, các tấm ván cũng được gắn với nhau ở mặt trên và mặt dưới bằng một thanh nhôm phẳng và một miếng nhôm góc cạnh. Thanh phẳng có thể bị bỏ đi, nhưng tôi muốn có sức mạnh và thỉnh thoảng được biết đến là kỹ sư quá mức. Đầu tiên lót thanh và khung góc với mép của tấm ván, kẹp chặt sau đó khoan một lỗ qua đường tâm dọc của mỗi tấm ván, một lỗ ở trên và một ở dưới cùng. Buộc chúng lại với nhau bằng các vít, đai ốc và vòng đệm bằng đồng. Để thêm sức mạnh cho ứng dụng này, một hạt keo nóng xuống chiều dài của các thanh và ván. Tôi cũng đặt một hạt keo nóng nhỏ ở gốc của mỗi đai ốc để giữ chúng ở đúng vị trí; khung đã sẵn sàng. Tiếp theo chuẩn bị đồ hộp. Nội thất của lon có màu xám hấp thụ ánh sáng từ đèn LED, để có nhiều ánh sáng chiếu vào các thấu kính khiến nó phản xạ xung quanh, điều này được thực hiện bằng cách sơn bên trong lon bằng sơn đánh dấu. Lý do chọn sơn đánh dấu là do vòi của nó được thiết kế hướng xuống đất nên vòi thẳng giúp sơn bên trong lon dễ dàng. Tôi cũng muốn màu sắc thay đổi một chút vì vậy tôi đã chọn một màu đỏ, xanh lá cây, xanh dương, trắng và vàng; tại thời điểm này, tôi không biết hình dáng và màu sắc vì bạn tôi bận làm chúng trong khi tôi chế tạo khung và thiết bị điện tử. Để khoan các lỗ trên lon, một mũi khoan tiêu chuẩn đã tạo ra một cái gờ, quá khó để làm sạch và cũng làm cho lỗ hình thuôn sau khi bị khoét. Bằng cách sử dụng một mũi khoan bước, lỗ sẽ sạch vì mũi khoan này sẽ mài các cạnh của lỗ khi nó khoan tạo ra một lỗ tròn hoàn hảo có kích thước phù hợp với đèn LED. Tiếp theo, tôi đo đường kính của đầu kinh doanh của DP-001, vì vậy tôi có thể khoan các lỗ trên bảng điều khiển để chúng nhìn qua; đã chọn một kích thước khoan tương ứng và tạo ra một mẫu hình tròn cho các lỗ. Điều này là để giữ cho sự tương đồng nhất quán với các vòng kết nối. Với tất cả các lon được sơn, khoan và lắp vào khung, đã đến lúc làm việc trên thiết bị điện tử.

Bước 2: Thiết kế điện tử

Xin hiểu rằng tôi là người mới làm quen với thiết kế điện tử, nếu một số diễn giải của tôi về các hoạt động của linh kiện không chính xác, xin vui lòng gửi bình luận để bạn đọc có thể tìm hiểu rõ hơn. cứu răng nếu đó là thói quen của bạn, và có thể cứu lấy sự tỉnh táo của bạn khi tước hàng trăm sợi dây; Đây là một công cụ rẻ tiền nhưng là một công cụ tuyệt vời. Khử hàn không phải là cách để tiến triển và bạn có thể lãng phí nhiều bộ phận tốt theo cách đó. Thứ nhất của công việc là tính toán các giá trị của các thành phần và xác định yêu cầu công suất của mạch. Thành phần đầu tiên là máy dò chuyển động DP-001, có phạm vi yêu cầu nguồn điện từ tối thiểu 4v DC đến tối đa 15v DC, mang lại cho chúng tôi phạm vi tốt để làm việc. Mạch sẽ chạy 65 đèn LED và mỗi đèn LED được đánh giá để tạo ra dòng điện tối đa 20mA. 65 x 0,020A = 1,3A (64 đèn LED trong lon và 1 đèn LED cho đèn nguồn), dòng điện cần thiết cho DP-001 là 45 microampe thấp hoặc 0,000045A x 8 = 00036A, đây là yêu cầu điện năng rất thấp. đã chọn một máy biến áp nguồn DC 12v 800mA, nhận ra rằng tôi sẽ không bật tất cả các đèn LED cùng một lúc và không có đèn LED nào sẽ hoạt động trong thời gian dài, điều này có rất nhiều năng lượng. Bây giờ chúng ta đã biết nguồn điện nào sẽ dẫn đến các đèn LED, chúng ta cần tính toán kích thước của các điện trở giới hạn để ngăn các đèn LED không bị cháy trong khi vẫn giữ cho chúng sáng nhất có thể. Đây là một nhiệm vụ đơn giản sử dụng định luật Ohms để xác định điện trở của mỗi đèn LED cần để giữ mát và sáng. Thông số kỹ thuật của đèn LED nói rằng dòng điện tối đa không được vượt quá.020A (20mA), bạn có thể đẩy giá trị này để làm cho chúng sáng hơn nếu thời gian "bật" đủ ngắn. Tính điện trở cần thiết, lấy điện áp và chia nó cho giá trị dòng điện tối đa. 12v DC /.020mA = 600 ohms. Tôi muốn nhận được nhiều ánh sáng nhất từ mỗi đèn LED vì vậy điện trở 470 ohm đã được chọn. Hãy nhớ rằng đèn sẽ không sáng liên tục, vì vậy nguy cơ cháy chúng là nhỏ, cộng với 470 là gần 600. Để kiểm tra xem dòng điện sẽ là bao nhiêu được vẽ qua đèn LED nếu chúng ta sử dụng điện trở 470 ohm, chúng ta chia 12v cho 470 ohms để bằng 0,0255mA, chênh lệch 0,0055mA, là không đáng kể. Máy dò chuyển động DP-001 chỉ có thể chìm dòng điện 100ma, do đó, điều khiển tất cả 64 Các đèn LED từ một mô-đun sẽ không hoạt động, cộng với việc tất cả chúng sẽ hoạt động cùng một lúc, điều này sẽ kém hiệu quả hơn và hơi nhàm chán. 160ma cho mỗi máy dò, vẫn còn quá nhiều đối với DP-001 có giá trị chìm tối đa là 100mA. Thông số kỹ thuật 2N3906 nói rằng nó có thể chìm từ 10 micro-ampe đến 100 mili-amps, nhưng tôi thà mạo hiểm với một bộ chuyển đổi hơn là mô-đun phát hiện chuyển động. Cách tôi chọn một bóng bán dẫn sẽ hoạt động trong mạch của chúng ta: Có hai loại bóng bán dẫn chuyển mạch cơ bản mà chúng ta sẽ xem xét, một bóng bán dẫn NPN hoặc PNP. Ký hiệu NPN và PNP mô tả các cổng và hoạt động của chúng. Tôi đã chọn một điện trở PNP đa năng, 2N3906, nó sẽ không phải tản nhiệt nhiều và rất phù hợp cho dự án này. Các bóng bán dẫn có ba đầu nối gọi là đế, bộ thu và bộ phát. Chúng được bật bởi một điện áp được cảm nhận tại đế của chúng, sẽ mở cổng và cho phép nhiều dòng điện hơn chạy giữa bộ thu và bộ phát. Sự khác biệt của hoạt động giữa NPN và PNP là NPN sẽ bật nếu đế có điện áp dương từ 0,7v trở lên và sẽ tắt dưới giá trị này. PNP được phân cực ngược và bật khi đế nhận thấy điện áp thấp dưới 0,7v và bật trên giá trị này. Các đèn LED được bật bằng cách sử dụng đầu cuối ra khỏi DP-001 để bật bóng bán dẫn cho phép dòng điện chạy qua các đèn LED. DP-001 xuất ra "cao" ở đầu ra và sẽ chuyển sang "thấp" về phía âm khi phát hiện chuyển động. Một lưu ý nhanh về các bóng bán dẫn PNP và NPN, tôi sẽ không đi sâu vào cấu tạo của các thành phần này, chỉ là thực tế là chúng hoạt động đối lập bởi vì chúng được thiên vị đối diện. Bóng bán dẫn NPN sẽ dẫn dòng điện giữa bộ thu và bộ phát nếu có sự chênh lệch giá trị điện áp dương giữa đế và bộ phát, trong khi PNP sẽ dẫn dòng điện giữa bộ thu và bộ phát nếu đế cảm nhận được điện áp thấp hơn giữa đế và bộ phát.. Chúng tôi không thể sử dụng bóng bán dẫn NPN vì nó được chuyển mạch khi có "cao" trên đế của nó đối với bộ phát của nó. Hãy nhớ rằng DP-001 ở trạng thái "thấp" khi phát hiện chuyển động. Vì vậy, tôi đã chọn sử dụng các bóng bán dẫn PNP vì chúng được kích hoạt bởi "mức thấp" trên đế đối với bộ phát, cho phép dòng điện chạy qua bóng bán dẫn khi đầu cuối của DP-001 ở mức "thấp" với việc phát hiện chuyển động IR. Mạch bên dưới là một mạch đơn giản cho thấy cách thức hoạt động của hệ thống, để thêm 7 bộ dò, điện trở và đèn LED khác, tất cả những gì chúng ta phải làm là sao chép thiết kế này tám lần. rằng nó hoạt động theo kế hoạch và các thành phần không bị cháy thành một đám khói màu xanh. chuyển đổi logic giữa "cao" và "thấp", để giảm dòng điện qua đế của bóng bán dẫn, hãy thêm điện trở 1k ohm (r1) ở đầu ra của thiết bị đầu cuối DP-001 và đế của bóng bán dẫn 2N3906. Trước khi buộc cực dương LED vào bóng bán dẫn, chúng ta đặt một điện trở giới hạn dòng điện (r2) có giá trị điện trở 470 ôm vào giữa hai thành phần. Khi DP-001 không phát hiện chuyển động, đầu ra của nó sẽ ở mức "cao" (Vdd) và giá trị cao này sẽ được cảm nhận ở chân của bóng bán dẫn của chúng tôi, chặn dòng điện giữa bộ thu và bộ phát. Khi DP-001 cảm nhận chuyển động, thiết bị đầu cuối đầu ra sẽ ở "mức thấp" (Vss) và bóng bán dẫn sẽ bật và cho phép dòng điện chạy giữa bộ thu và bộ phát, chiếu sáng đèn LED, điện trở 470 ohm sẽ hạn chế nhiệt gây ra dòng điện qua đèn LED.

Bước 3: Xây dựng mạch

Tôi khuyên bạn nên đầu tư vào ít nhất một breadboard kích thước trung bình, nó là công cụ tốt cho một thợ sửa mạch. Đầu tiên, tôi đã thử nghiệm thiết kế đơn giản bằng DP-001, giới hạn điện trở, bóng bán dẫn chuyển mạch và đèn LED. Khi điều này hoạt động như kế hoạch, tôi đã xây dựng mạch chuyển đổi với tất cả tám bóng bán dẫn và điện trở và kết nối tất cả chúng lại cho một bài kiểm tra cuối cùng.

Mạch đơn giản đã được kiểm tra hoạt động, khi chuyển động IR đi qua trước đầu dò, đèn LED sáng lên. Tại thời điểm này, đã đến lúc hàn dây vào tất cả các đèn LED, sau đó nối dây tất cả các đầu dò với đầu ra cực dương (đỏ), âm (đen) và đầu cuối của chúng (xanh lá cây). Để tiết kiệm không gian trên bảng mạch, tôi đặt điện trở hạn chế dòng điện (r2) thẳng hàng với dây được buộc vào phía cực thu của bóng bán dẫn. Các bức ảnh dưới đây cho thấy bảng mạch "hoa", hãy để ý các vạch màu vàng và đỏ, mỗi vạch có một điện trở giới hạn dòng (r2) trong dòng và được bao phủ bởi co nhiệt. Bây giờ chuẩn bị 64 đèn LED với tất cả các đạo trình tích cực và tiêu cực của chúng; đây là lúc chiếc búa có ích để bạn bớt buồn chán, hãy chọn để đập ngón chân vì bạn cần những ngón tay của mình để hoàn thành công việc. Kết nối tất cả tám máy dò, bóng bán dẫn, đèn LED, tôi nối dây chúng trên bảng mạch, với một cái vẫy tay, tám đèn LED vẫy sáng và sau đó tắt. Đã đến lúc kết nối tất cả lại với nhau. Vì mỗi máy dò sẽ điều khiển tám đèn LED, tôi đã tạo ra một mẫu các nhóm đèn LED, đảm bảo rằng các đèn LED sẽ sáng lên bởi bất kỳ một máy dò nào. Buộc tất cả các dây dẫn dương của một nhóm 8 đèn LED lại với nhau. Bây giờ, hãy lấy tám nhóm dây dẫn âm và buộc tất cả chúng vào điểm chung trên nguồn điện. Mỗi nhóm LED được cắt vào bộ thu của bóng bán dẫn; dương và đất được buộc vào bảng mạch. Bên phát của bóng bán dẫn được gắn trực tiếp với Vdd và bên thu được gắn với cực dương của đèn LED thông qua điện trở giới hạn trong khi cực âm của đèn LED được gắn với đất. Kiểm tra mạch hoạt động; phần tiếp theo là dán keo nóng tất cả các đèn LED vào lon của chúng, duy trì một tuyến dây có trật tự. Hoa mạch được buộc vào mặt sau của bảng mảng vào một giá đỡ bằng kim loại với các dây buộc zip ở mặt sau của bảng. Tiếp theo, tôi buộc mỗi nhóm 8 đèn LED dẫn dương vào bộ thu của một bóng bán dẫn trên bông hoa. Tiếp theo, dán tất cả các thiết bị phát hiện chuyển động vào các lỗ đã được khoan trước đó, đảm bảo sử dụng cách quản lý dây tốt để giữ cho các tổ dây tránh xa bạn. Ở mặt trước của bảng điều khiển mảng, tôi dán nóng các thấu kính Fresnel trước mỗi máy dò. Một khi các thấu kính Fresnel được đặt vào vị trí, độ nhạy của máy dò đã tăng lên đáng kể. Sau đó, máy biến áp tường nguồn cung cấp điện 12v DC được gắn ở mặt sau của bảng điều khiển với đầu dương được buộc vào công tắc và đầu còn lại gắn với kết nối dương của mạch điện. Các dây dẫn đất của bộ dò chuyển động và hoa được gắn với điểm chung của hệ thống. Dây mở rộng đã được buộc chắc chắn vào máy biến áp bằng dây quấn để ngăn việc kéo dây làm ngắt nguồn điện. Công tắc được gắn ở mép sau của bảng điều khiển bằng keo nóng. Tôi đã sử dụng một số dây đai định tuyến đường ống để treo mảnh này lên tường (hình ảnh đầu tiên), chúng chỉ là tạm thời và được chọn để giữ cho sự giống nhau của các vòng tròn trong thiết kế tổng thể. Họ đã được trao đổi vòng chữ D và các ô cửa để đặt bảng điều khiển cách xa bức tường. Tác phẩm này rất thú vị khi người xem di chuyển xung quanh, các mô hình vũ điệu ánh sáng theo chuyển động. Trong tương lai, tôi có thể nối dây lại đoạn này bằng cách thêm một bộ điều khiển vi mô và gắn biểu tượng đèn tạo ra các mẫu tuyệt đẹp khi không có chuyển động trong một khoảng thời gian cụ thể.