Animated Mood Light at Night Light: 6 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang pagkakaroon ng isang pagka-akit na hangganan ng pagkahumaling sa ilaw ay nagpasya akong lumikha ng isang pagpipilian ng maliliit na modular PCB na maaaring magamit upang lumikha ng mga RGB light display ng anumang laki. Ang paggawa ng modular PCB ay nadapa ako sa ideya ng pag-aayos ng mga ito sa isang hexagon upang lumikha ng isang 3D display na maaaring magamit upang lumikha ng anumang bagay mula sa isang simpleng ilaw sa gabi sa silid-tulugan hanggang sa isang light light na hindi masyadong nasa lugar nakaupo sa isang mesa sa isang high end na restawran.

Siyempre ang ibang mga hugis ay maaaring malikha gamit ang parehong mga punong-guro.

Narito ang ilan sa mga animasyong kasalukuyang tumatakbo sa ilaw.

• Apoy
• Ulan
• Ahas (Retro)
• Laro Ng Buhay
• Waveform Oscillations
• Parola
• Mga pattern ng Umiikot (Barber Shop)

Ang ilaw ay kasalukuyang nilikha sa dalawang laki - Maliit (96 LEDs) at Malaki (384 LEDs) ngunit maaari itong mai-scale up kung kinakailangan.

Mga gamit

WS2812B LEDs - AliExpress

Mga PCB - ALLPCB

3mm Itim na Laser na Gupit ng Laser - Tagatustos ng Plastic Sheet

White 3D Print Filament - Amazon

Mga Elektronikong Bahagi - Farnell / Newark

M3 Bolts at Threaded Spacers - Amazon

Panghinang

Toaster Oven - Pag-install ng bahagi ng bahagi ng mount

Hakbang 1: Mga Panel PCB

Simula ng paglalakbay nais ko ang isang saklaw ng mga maliliit na PCB na maaaring mag-host ng isang bilang ng mga LED pixel at makakasama sa isang napaka-simpleng paraan nang hindi nangangailangan ng mga karagdagang wires o konektor. Nakarating ako ng isang napaka-simpleng disenyo na pinapayagan ang WS2812B LEDs na magkadena at pagkatapos ay ipasa ang kadena sa susunod na PCB.

Lumikha ako ng tatlong PCB na may mga sumusunod na sukat ng pixel.

• 1 x 8 - 9mm x 72mm
• 4 x 4 - 36mm x 36mm
• 8 x 8 - 72mm x 72mm

Para sa proyektong ito ang 4x4 at 8x8 boards lamang ang ginagamit upang lumikha ng mga ilaw.

Ang mga LED ay nakaayos sa isang grid na 9mm sa parehong mga sukat ng X at Y na medyo malapit na maghilom ngunit nagbibigay ng sapat na silid upang gumana kapag isinasaalang-alang ang mga konektor ng PCB edge. Ang mga PCB ay nilikha upang sa pagsasama-sama ng LED 9mm grid ay mapanatili. Ang mga PCB ay nakakonekta lamang nang magkasama sa pamamagitan ng dumadaloy na panghinang mula sa isang board papunta sa susunod.

Ang bawat LED ay mayroong sariling 100nF capacitor para sa de-koryenteng pag-decoupling at upang matulungan ang pagbibigay ng kasalukuyang sa LED na hinihiling.

Ipinakita ang eskematiko para sa 4x4 pixel board na kumpleto sa tuktok na mga layer ng tanso at ilalim na tanso upang ilarawan ang parehong layout ng LED at layout ng gilid ng konektor. Ang mga pagmamarka ay idinagdag sa screen ng seda upang maging malinaw ang direksyon ng paglipat ng data sa pagitan ng mga konektor.

Nagtatampok din ang mga board ng M3 mounting hole sa isang 18mm by 18mm pitch upang gawing simple ang pag-mount at upang palakasin ang mga koneksyon sa pagitan ng board.

Ang pagdaragdag ng isang laser cut 3mm milky white acrylic sheet tulad ng ipinapakita ay nagbibigay ng isang magandang diffuse effect sa mga LED.

Ang mga board ay gawa sa pamamagitan ng paglalapat ng solder paste sa ilalim ng mga tanso na mount mount pad gamit ang isang stencil. Inilagay ko pagkatapos ang mga sangkap sa pisara na sumusuri para sa wastong oryentasyon bago magbe-bake sa aking toaster oven upang mapadaloy ang panghinang. Saklaw ko ang ganitong uri ng pagmamanupaktura ng PCB na may mababang gastos sa paggawa ng PCB sa maraming iba pang mga itinuturo kong Instructable.

Babala - HUWAG GAMITIN ang anumang oven na ginagamit para sa pagkain upang magluto ng mga PCB dahil maaari itong humantong sa kontaminadong pagkain. Nakuha ko ang aking PCB toaster oven sa halagang £ 10 ($ 15) sa eBay.

Hakbang 2: Kontrolin ang PCB

Sa tapos na mga LED saka ko ginusto ang kakayahang kontrolin ang mga LED mula sa isang microcontroller. Nagsimula akong gumamit ng isang Arduino nano at gumana ito ng mahusay ngunit nais kong magdagdag ng higit pang pag-andar sa ilaw at ito ay naging mas at mas mahirap na i-hack sa Arduino board. Samakatuwid nagpasya akong lumikha ng isa pang pasadyang PCB upang himukin ang ilaw.

Narito ang ilan sa mga tampok na idinagdag ko sa aking board board.

• Mas mataas na bilis ng microcontroller na may mas maraming ROM at RAM.
• Ang antas ng Logic FET upang payagan akong globally switch ang LEDs at i-off - kapaki-pakinabang kapag pinapa-up up at para sa mababang operasyon ng kuryente.
• High speed buffer upang mai-convert ang 3V3 signal mula sa microcontroller patungong 5V upang himukin ang mga LED.
• Lumipat upang payagan ang gumagamit na kontrolin ang ilaw.
• Photo Transistor - upang masukat ang ningning ng mga LED upang umangkop sa mga antas ng ilaw sa paligid.
• Pagsubaybay sa supply ng kuryente - upang matiyak na hindi namin sinubukan at kumuha ng mas maraming kasalukuyang maaaring magbigay ng suplay ng kuryente.
• Bluetooth Connector - HC05 / HC06.
• Konektor ng WIFI - ESP8266.
• I2C Connector.
• Konektor sa Pagpapalawak sa Hinaharap.

Ang eskematiko para sa board ay ipinapakita pati na rin ang mga tuktok at ilalim na mga layer ng tanso. Ang nakalakip na dokumento ng BillOfMaterials ay naglilista ng mga sangkap na aking nilagyan sa control PCB.

Ang isang light sensor ay medyo mahalaga sa disenyo dahil ang ningning ng WS2812B LEDs ay maaaring napakabilis makakuha ng labis na pagtingin at kahit masakit sa buong ningning. Ang pagkakaroon ng isang light sensor ay nagbibigay-daan sa LED brightness sa auto scale na nangangahulugang ang display ay laging kaaya-aya tingnan. Matingkad sa isang maliwanag na sikat ng araw na silid at komportable pa ring panoorin bilang isang ilaw sa gabi sa isang madilim na silid.

Muli upang maitayo ang board ang solder paste ay inilapat gamit ang isang stencil, mga sangkap na inilagay ng kamay na may sipit at pagkatapos ay inihurnong sa aking mapagkakatiwalaang oven sa toaster.

Ang PCB ay pinalakas sa pamamagitan ng isang supply ng 5V DC, maaari itong direktang magmula sa isang uri ng mains na PSU o sa pamamagitan ng isang 2A USB charger socket.

Ipinakita rin ang aking naunang pagtatangka na gumamit ng isang Arduino.

Hakbang 3: 3D Printed Skeleton

Orihinal na laruan ko ang paggamit ng mga cut ng plastic sheet ng laser bilang mga diffuser ngunit nag-iwan ito ng isang pangit na puwang sa pagitan ng bawat isa sa mga panel. Natapos ko ang 3D sa pagpi-print sa nakapalibot na diffuser dahil pinapayagan akong lumikha ng isang magandang seamless wrapper para sa anim na LED PCB. Pinayagan din ako nitong lubos na bawasan ang kapal ng diffuser na nagbibigay ng mas matalas na pangkalahatang pagpapakita.

Sa panloob ang anim na LED PCB ay sama-sama na gaganapin gamit ang isang 3D na naka-print na balangkas. Ang balangkas na ito ay napupunta sa iba't ibang mga butas ng M3 sa mga display PCB na humahawak sa kanila sa isang magandang hexagonal pattern.

Nagtatampok din ang 3D na kalansay na naka-print na mga butas upang payagan ang control PCB na mai-mount malapit sa tuktok na panel ng cut ng laser na nagbibigay-daan para ma-access ang switch at para sa light sensor upang makakuha ng mahusay na pagbabasa ng ambient light level.

Gamit ang mga board sa posisyon sa pagitan ng balangkas at ang diffuser madali ko nang madaling maghinang ang mga board nang magkasama sa pamamagitan ng dumadaloy na solder sa pagitan ng mga pad ng koneksyon ng PCB. Nagsisimula ako sa pamamagitan ng pagdaragdag ng panghinang sa pinakamalayo na layo ng pad at pagkatapos ay paikutin ang ilaw sa gilid nito upang payagan ang gravity na makilos sa pag-agos ng solder sa magkadugtong na pad. Ulitin para sa tatlong mga koneksyon at pagkatapos ay lumipat sa susunod na board upang koneksyon sa board. Sa ikaanim na pagsali sa pagitan ng mga PCB ay ikinakabit ko lamang ang kapangyarihan at mga daang-bakal sa daanan na iniiwan ang koneksyon ng data na hindi konektado. Nagbibigay ito ng dalawang pabilog na kasalukuyang mga landas para sa bawat board upang makolekta ang kanilang lakas na katulad sa kung paano gumagana ang isang pangunahing singsing para sa iyong bahay na panloob na mga kable ng mains.

Gumagamit din ng 3D printer ang ilang mga spacer upang payagan ang tuktok at ibaba na mga hiwa ng laser na gaganapin nang maayos sa lugar.

Ang mga 3D printer file ay dinisenyo gamit ang Sketchup at ang pinagmulan ay nakakabit.

Hakbang 4: Laser Cut Top at Ibaba

Ang mga bahagi ng hiwa ng laser ay napaka-simpleng mga hugis na hexagon na may mga butas sa tamang lugar para sa mga mounting bolts.

Nagtatampok ang tuktok na panel ng isang maliit na butas para sa light sensor at isa pang mas malaking butas para sa push switch. Habang ang ilalim na panel ay nagtatampok ng isang butas para sa USB power cable pati na rin ang dalawang maliit na butas upang payagan ang isang bandang ginamit upang magbigay ng kaluwagan sa pilay para sa cable.

Ang mga guhit para sa mga bahaging ito ay kasama sa Sketchup file sa nakaraang hakbang.

Hakbang 5: Firmware

Pinili ko ang aparato na PIC24FJ256GA702 bilang aking pangunahing microcontroller dahil mabilis itong tumatakbo hanggang sa 32MHz gamit ang panloob na oscillator at may toneladang magagamit na memorya ng programa at RAM para sa paglikha ng magagandang mga animasyon.

Upang mabuo ang firmware ginamit ko ang Flowcode dahil pinapayagan akong gayahin at i-debug ang code sa aking pagpunta na nakatulong upang makabuo ng mahusay na mahusay na code na tumatakbo sa mataas na bilis. Ang Flowcode ay magagamit nang libre na ganap na na-unlock sa loob ng 30 araw at pagkatapos nito ay maaari kang pumili upang bumili o mag-sign up lamang sa pagsubok. Mayroon din itong isang magandang online na komunidad na handang mag-chip in at tumulong sakaling maabot ko ang anumang mga pader sa daan. Ang pagsasabi nito sa lahat ng software ay maaaring magawa gamit ang Arduino IDE o katulad, maluluwag mo lang ang kakayahang gayahin.

Gumamit ako ng isang PICkit 3 upang mai-program ang PIC on-board na aking control PCB. Maaari itong isama sa Flowcode kaya't nag-iipon ito at mga programa sa pamamagitan ng PICkit sa isang solong pag-click sa mouse, katulad ng pindutan ng pag-download sa Arduino.

Ang microcontroller na pinili ko ay walang on-board EEPROM na sa una ay isang problema dahil nais kong i-save ang kasalukuyang napiling mode ng animasyon. Gayunpaman mayroon itong programmable flash memory ng gumagamit at sa gayon nakamit ko ang pagpapaandar na ito sa isang rotabout na paraan.

Nakalakip ang programang Flowcode na aking nilikha. Pinapayagan ka ng window ng mga katangian na piliin ang laki ng ginamit na display board. ibig sabihin, 4x4 o 8x8 at nagtatakda ito ng isang pag-load ng mga parameter tulad ng bilang ng mga LED atbp na pagkatapos ay maghimok ng iba't ibang mga animasyon upang ang isang programa ay maaaring magamit sa parehong laki ng pagpapakita.

Ang interface ng gumagamit para sa ilaw ay medyo simple. Pindutin ang switch nang mas mababa sa tatlong segundo at ang ilaw ay lilipat sa susunod na mode. Bago magsimula ang bawat mode ang mode index ay ipinapakita sa bawat LED panel. Pindutin ang switch nang higit sa tatlong segundo at ang ilaw ay papatayin. Ang isang karagdagang pagpindot ng switch ay ibabalik ang ilaw at bumalik sa nakaraang napiling mode. Ang isang pagkawala ng lakas sa ilaw ay magreresulta sa ilaw na pagpapatuloy ito ay kasalukuyang operasyon kapag ang kuryente ay naibalik, kabilang ang katayuan ng / patay.

Narito ang iba't ibang mga mode ng animation na kasalukuyang maaaring gawin ng ilaw sa kasalukuyang firmware.

1. Kulay ng pahid - Pinagsama ang mga kulay sa mga singsing
2. Laro ng buhay - Pamumuhay batay sa form na kunwa
3. Mga pattern ng umiikot - Mga animated na pattern ng 2, 3 o 4 na mga kulay
4. Wave generator - May kulay na mga alon ng sine
5. Naayos na Kulay - Anim na indibidwal na mga panel ng umiikot na kulay
6. Shade - Mga animated na kulay ng panel Lahat / Indibidwal
7. Parola - umiikot na solong panel
8. Rings - Mga animated na pahalang na singsing
9. Sunog - Animated na epekto ng sunog
10. Ulan - Animated na may kulay na epekto ng ulan
11. Mga Paputok - Animated na may kulay na epekto ng paputok
12. Paglilipat - Animated na epekto ng pag-scroll
13. Ahas - Mga animated na laban sa ahas
14. Mga Ahas - Mga animated na umiikot na ahas
15. Random - Mga mode na 1 hanggang 14 na may mabagal na paglipat (tinatayang 60 segundo)
16. Random - Mga mode na 1 hanggang 14 na may mabilis na paglipat (tinatayang 30 segundo)

Ang bawat mode ay may isa o higit pang pinagsama-sama na elemento kasama ang bilis ng animasyon at iba pang mga parameter. Nagtatampok din ang ilang mga mode ng mga randomized na elemento na maaaring maaanod o mag-iba sa paglipas ng panahon na nagpapahintulot para sa mas maraming mga pabagu-bagong animasyon. Halimbawa ang apoy ay may isang randomized na halaga ng gasolina na idinagdag sa bawat pag-ikot ang halagang ito ay naayos na itaas at mas mababang mga limitasyon. Sa paglipas ng panahon ang mga limitasyong ito ay maaaring dagdagan o bawasan na pinapayagan ang tindi ng apoy upang punan ang display o lumubog sa ilalim lamang ng ilang mga pixel.

Hakbang 6: Pagkakonekta

Ang control board ay konektado sa power supply gamit ang isang USB A cable o isang DC socket cable, na kapwa mabibili para sa napakababang presyo sa mga site tulad ng eBay.

Ang control board ay konektado sa hindi konektadong IN socket ng display board gamit ang isang naa-access na edge konektor at isang karaniwang 3-way servo ribbon cable.

Ang pang-itaas at ibaba na mga hiwa ng laser ay gaganapin sa posisyon gamit ang M3 pan head bolts at M3 threaded spacers.

Mga pag-upgrade sa hinaharap

Ang pagkakaroon ng pagpipilian upang magdagdag ng Bluetooth at WIFI sa aking control board ay nagbibigay-daan para sa mga pag-upgrade sa hinaharap tulad ng mga pag-update ng animasyon at matalinong pagsasama sa mga bagay tulad ng Amazon Alexa sa pamamagitan ng mga serbisyong online tulad ng ITTT. Ito ay isang bagay na kasalukuyang sinisiyasat ko.

Masarap na maitakda ang kulay ng lampara, ang mode ng animasyon o kahit na magpakita ng isang text message sa pamamagitan lamang ng pakikipag-usap sa iyong matalinong katulong.

Salamat sa pagtingin sa aking pagbuo at inaasahan kong pinasigla kita na sundin ang aking mga yapak o lumikha ng katulad na bagay.

Runner Up sa Make it Glow Contest