"Web ng Charlotte" Style LED Filament Clock: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Mula pa nang unang nakita ko ang mga ilaw na bombilya ng LED filament naisip ko na ang mga filament ay dapat na mabuti para sa isang bagay, ngunit tumagal hanggang sa malapit na pagbebenta ng isang lokal na tindahan ng electronics na bahagi para sa akin na bumili ng ilang mga bombilya na may balak na basagin sila at tingnan kung ano ang maaari kong gawin sa mga filament.

Hindi nagtagal upang magpasya na gagawa sila ng isang kagiliw-giliw na orasan, at magiging kasiya-siya na palutangin ang mga segment sa hangin na sinuspinde lamang ng kanilang mga wire sa kuryente.

Sa isang bahagi sa pamamagitan ng pagbuo nito ay napagtanto ko na kakaibang nakapagpapaalala ng mga cobwebs na may pagsusulat mula sa librong "Charlotte's Web"

Tandaan na ang aparatong ito ay may 80V sa hubad na metal frame. Ngunit ang paggamit ng isang nakahiwalay na DC-to-DC converter at power supply ay nangangahulugang posible na hawakan ang frame at hindi makakuha ng isang pagkabigla. O kahit papaano wala ako.

Hakbang 1: Mga Kinakailangan na Bahagi

Ipinakita ng aking mga eksperimento na ang mga LED ay nangangailangan ng humigit-kumulang na 55 volts upang magaan, at magningning na may buong lakas sa paligid ng 100V. Sa paggamit ay nakaayos ang mga ito sa mga pares ng serye para sa 230V / 240V na merkado at purong parallel para sa 110V market. Mayroong isang uri ng tagakontrol sa lampara-cap ngunit nagpasya akong huwag subukang gamitin muli iyon tulad ng nais ko ang mga filament na kuminang ng mas kaunting maliwanag. Ang isang ganap na maliwanag na LED na orasan ay masakit basahin. Ang isang 7-segment na display na orasan ay nangangailangan ng 27 mga linya ng kontrol at sa una ay inilaan kong gumamit ng isang Arduino Mega. Gayunpaman kapag tinatalakay ang kontrol ng 100V (o higit pa) kasalukuyang sa pamamagitan ng mga LED na may isang microcontroller sa isang hindi kaugnay na IRC channel sinabi sa akin ang pagkakaroon ng mga chips ng driver ngDS8880 para sa mga vacuum fluorescent display. Ang mga ito ay perpekto para sa trabahong nasa kamay habang kukuha sila ng 4 na piraso ng data ng pag-input ng BCD bawat digit at i-convert sa 7 segment na mga signal ng drive na may built-in at variable na kasalukuyang kontrol hanggang sa 1.5mA. Ipinakita ang pagsubok na ang 1.5mA ay perpekto para sa application na ito. Ang pagbagsak mula 7 bits hanggang 4 bits bawat digit ay nangangahulugan din na maaari kong gumamit ng isang Arduino Nano o Uno para sa kontrol dahil 13 mga linya ng kontrol lamang ang kinakailangan. (2 x 4 bit 0-9 na mga channel, 1 x 3-bit 0-7 na channel at 1 x 2-bit 0-3 na channel)

Napagpasyahan kong gamitin ang MSF 60kHz radio signal upang malaman ng Arduino ang oras ng araw. Ginamit ko ito dati na may ilang tagumpay gamit ang mga off-the-shelf module ng tatanggap, isa na kung saan kinailangan kong mag-kamay. Gayunpaman ang mga ito ay tila mas mahirap hanapin sa kasalukuyan, kaya maaaring mas madali ang paggamit ng isang module ng WiFi kung ang sinuman ay nagnanais na gumawa ng kanilang sariling bersyon ng orasan na ito.

Sa panahon ng pagsubok natagpuan ko na ang Arduino Nanos na mayroon akong lahat na may mahinang base sa orasan, ginugol ko ang mga oras sa paghihintay para sa kanila na magkasabay, pagkatapos ay sa desperasyong sinubukan ang pag-plug sa isang lumang Duemilanove, at na-synched sa unang minuto, at nasanay.

Upang likhain ang 80V na kinakailangan upang himukin ang mga filament ginamit ko ang isang DC to DC converter. Maraming magagamit na gumagana mula sa 12V. Ang Arduino ay maaaring pinalakas ng 12V at lumilikha ng isang madaling gamiting 5V na supply mula sa lohika mula doon. Ngunit nakalimutan ko ang katotohanang ito at bumili ng isang mamahaling 5V na input ng isa. Ito ay maaaring maging isang mahusay na pagpipilian, nangangahulugan ito na ang orasan ay tatakbo din mula sa USB sa panahon ng programa, at ang mamahaling converter na ha 5kV na nakahiwalay na mga output. (na nangangahulugang lumutang ang 80V frame, higit na binabawasan ang panganib sa pagkabigla)

Ang mga LED ay magagamit sa eBay, hindi kinakailangan na basagin ang mga bombilya upang anihin ang mga ito.

Listahan ng bibilhin:

Self-fluks na tanso na tanso. Gumagana ang 34 SWG (31 AWG / 0.22mm).

Arduino

4 x mga driver ng DS8880 VFD

Hindi bababa sa 28 mga filament ng LED (ngunit madali silang masisira, kaya makakuha ng 25% na mas ekstrang hindi bababa sa)

DC-to-DC converter

47µF 5V capacitor

4.7nF 100V capacitor

Materyal na frame (Gumamit ako ng 3mm x 3mm x 0.5 U-section na tanso)

Isang batayan ng ilang uri

Cyanoacrylate adhesive

DC input socket (o USB na naka-mount sa panel)

60kHz (o katulad) na module ng tatanggap at antena.

7-pin male header housings (at mga tumutugmang crimp terminal)

Hakbang 2: I-dril ang Materyal ng Frame

Ang frame ay ginawa mula sa isang 1m haba ng 3mm tanso na U-section (kapal ng pader na 0.5mm) at hindi magmumungkahi ng anumang mas magaan kaysa doon.

Ang mga LED ay kinokontrol ng mga switch na mababa ang panig. Nangangahulugan ito na ang bawat LED ay konektado sa isang kondaktibo na frame sa 80V sa Anode at pagkatapos ay ang isang insulated wire ay humahantong sa pamamagitan ng frame sa mga control IC.

Ang frame ay kailangang drill para sa mga wire. Nagpasya akong mag-drill ng mga butas sa isang regular na pitch ng 10mm at gumawa ng isang maliit na guide-jig upang maitakda ang spacing. Ang isang uka sa ibaba ay humahawak sa frame channel at isang pin (allen key sa larawan) na mga index sa isang mayroon nang hole at pinapayagan ang dalawa pang ma-drill sa napiling spacing.

Ang drig jig din ay dumoble bilang isang baluktot na jig. Mayroon itong uka upang maiwasan ang pagkalat ng U-channel habang baluktot.

Gumamit ako ng 1mm na butas, ngunit mas maliit ay maaaring mas mahusay, na ginagawang mas madali ang pagdikit.

Hakbang 3: Bend ang Frame

Nag-print ako ng isang template para sa panlabas na frame at pagpoposisyon ng LED. Naka-tape ito sa workbench at pagkatapos ay maingat kong inilahad ang frame ng tanso upang tumugma.

Ang mga baluktot na may bukas na bahagi ng U hanggang sa labas ay madali, ngunit imposibleng gawin ang mga baluktot sa loob nang hindi binabali ang channel hanggang sa mai-anile ko ang materyal gamit ang isang blowtorch. Kailangan nito ng kaunting straightening pagkatapos ng pagsusubo, kaya pinakamahusay na i-anneal lamang ang mga piraso na talagang kailangan nito. Pasimple na pag-init ng blow-torch hanggang sa mamula ito at walang mas mainit. Ang pagpunta sa napakalayo at natutunaw ito ay hindi makakatulong.

Sa sandaling hugis ang frame ay na-tap down sa template.

Ang template ay maaaring matagpuan bilang isang PDF dito. Kung nakalimbag sa sukat na 1: 1 (umaangkop sa A3 na papel) kung gayon ang perimiter ay eksaktong 1m upang umangkop sa haba ng materyal.

Hakbang 4: Wire sa mga LED

Unang pag-eehersisyo kung aling dulo ng LED ang Anode (kumokonekta sa positibong boltahe). Sa aking mga LED ito ay minarkahan ng isang maliit na butas malapit lamang sa dulo ng patong na plastik.

Ang mga pagtatapos na ito ay kailangan ng lahat ng paghihinang sa mga wire na na-solder sa frame. Hindi ako lubos na nasisiyahan sa aking pattern ng mga kable, kaya pipigilan kong gumawa ng anumang mga mungkahi. Isuksok ang mga wire sa iyong napiling butas, hilahin ang medyo masikip at maghinang sa lugar. Pagkatapos ay putulin ang labis. Ginamit ko ang aking Veropen bilang isang dispenser at may-ari para sa kawad, bahagyang dahil ito ang tamang uri ng pagkakabukod (ang uri na maaaring soldered nang hindi hinuhubad, na kilala bilang "self-fluxing")

Maaari mong simulan upang buuin ang mga digit, pag-secure ng switch (Cathode) na mga wire na may cyanoacrylate adhesive sa puntong dumaan sila sa mga butas sa frame. Siguraduhin na nag-iiwan ka ng maraming haba, upang maiikot ang lahat sa paligid ng frame at sa base / control box.

Maaari mong suportahan ang mga wire mula sa bawat isa upang makakuha ng mga bilog na sulok at maiwasan ang pagdaan ng mga wire sa harap ng mga digit. Paghinangin ang mga ito kung ang mga ito ay mga wire sa kuryente, kola ang mga ito kung lumipat ng mga wire. Ang mga sulok ng mga digit ay mukhang hawakan ng mga wire, ngunit kung kinakailangan madali itong mapanatili ang pagkakahiwalay sa isa't isa.

Hakbang 5: Gawin ang Base at Frame-feet

Gumawa ako ng isang base ng oak, at machined na mga paa ng tanso para sa frame sa aking lathe ng CNC. Ngunit ang anumang uri ng kahon ay magagawa, at ang mga 3D na naka-print na paa para sa frame ay gagana nang maayos, sigurado ako.

Ang mga paa ay pinipigilan ng M5 screws sa mga naka-tap na butas na offset mula sa butas ng frame ng frame. Ang mga turnilyo ay umaangkop sa mga puwang na makina sa base. Ang mga wires ay dumaan sa parehong mga puwang. Pinapayagan ng mga puwang ang pag-spacing ng mga paa upang maiakma upang maitakda ang pag-igting sa mga wire (sa ilang sukat).

Ang isa sa mga tornilyo bilang karagdagan ay may isang eyelet at wire upang ibigay ang lakas na 80V sa tanso na frame.

Ang mga file ng STL para sa bracket ng antena at mount ng PCB ay nasa aking Github.

Hakbang 6: Gawin at Subukan ang Control PCB

Ang paraan ng paggawa ng control PCB ay sakop sa isang nakaraang Instructable.

Hindi ako nagtrabaho mula sa isang eskematiko, binubuo ko ito habang sumasama ako. Gayunpaman gumawa ako ng isang eskematiko pagkatapos ng katotohanan.

Format ng PDF o KiCAD

Ang eskematiko na ito ay maaaring kakulangan ng ilang mga error na ang Arduino sketch ay naka-code na ikot, at maaaring magkaroon ng labis na mga error na kulang sa totoong orasan.

Ang mga mahahalagang puntos na dapat tandaan ay ang converter ng DC-DC ay dapat na konektado sa V-in pin ng Arduino at ang lohika na kapangyarihan at radio receiver ay dapat na konektado sa kinokontrol na 5V. Nangangahulugan ito na ang Arduino at converter ay maaaring tumakbo mula sa anumang PSU hanggang sa 12V at nakikita lamang ng lohika ang kinokontrol na 5V.

Hakbang 7: I-mount ang Mga Digit sa Base at Pagbukud-bukurin ang Lahat ng mga Wires

Gamit ang mga wire na pansamantalang gaganapin sa channel na may maliit na piraso ng tape ang maraming mga hibla ay maaaring humantong sa sa base. Gumamit ako ng isang adjustable step-up converter upang mag-ehersisyo kung aling wire ang alin. Una kong itinakda ito sa isang boltahe na magsisindi lamang ng maluwag na LED filament pagkatapos ay sinundot ang positibong output sa pamamagitan ng isang hole hole. Pagkatapos sa pamamagitan ng pagpindot sa hiwa ng dulo ng enamel na tanso na kawad na dulo ng negatibong supply wire mula sa converter na nakikita ko kung aling mga segment ang bawat humantong ay tumutugma. Pagkatapos ay crimped ko ang kawad sa isang pin at at slotted sa part-way sa isang konektor.

Ang mga terminal ay hindi nagsasagawa pagkatapos ng crimping, kailangan din silang solder upang makalusot sa pagkakabukod ng enamel. Matapos ang paghihinang ang mga pin ay itinulak hanggang sa bahay.

Hakbang 8: I-flash ang Arduino

Ang Arduino sketch ay matatagpuan dito.

github.com/andypugh/LEDClock

Mayroong dalawang mga sketch, isa para sa pagpapatakbo ng orasan at isa na simpleng tumatakbo sa mga numero na 0 hanggang 9 sa bawat channel.

Papayagan ka ng test sketch na ito na mag-ehersisyo kung aling mga header sa mga output pin ang kailangang palitan, at kung ang alinman sa mga linya ng data ng BCD ay kailangang palitan. (Kung titingnan mo ang sketch makikita mo na kailangan kong magpalit ng isang pares ng mga channel dahil sa mga wire goof, mas madali itong ayusin sa software).

Hakbang 9: Maghintay sa Frustration para sa Radio Synch

Ang relo ng radyo ay kailangang makakuha ng isang buong minuto ng data. Ang Arduino sketch ay kumikislap sa center bar ng sampung-oras na digit upang i-echo ang papasok na data ng radyo, at ipinapakita ng mga minuto kung gaano karaming mga hindi naka-default na data bit ang dumating. Kung umabot sa 60 pagkatapos mayroong maraming data at ang oras ay ipinakita.

Sa diwa ng buong pagsisiwalat, ito ay isang simulation. Maaari ko lamang makuha ito upang mag-synch kapag pinapatakbo mula sa USB ng aking Mac at kung matatagpuan sa isang lugar na hindi photographic. Sa kaso ng totoong data ang isang segundo na pulso ay magkakaibang haba, upang ma-encode ang binary.

Mayroon ding isang tamad na elemento (ito ay kumikinang, ngunit mas malabo kaysa sa iba pa) Ang LED mismo ay mabuti. Natatakot ako sa isang problema sa driver chip ngunit susubukan kong muling ikabit ang naka-enam na tanso. (sa katunayan marahil ay nagpapatakbo lamang ako ng isang labis na kawad)

Hakbang 10: Pagtatapos

Ang mga wire ay maaaring hawakan sa channel na may haba ng hinubad na pagkakabukod mula sa ilang 1.5mm2 wire. Ngunit mag-ingat na hindi mapinsala ang manipis na mga wire.

Pagwawaksi: Hindi ko sinasabing ako ang unang nag-iisip ng ideya ng paggamit ng mga filament na ito para sa isang orasan, ngunit nakilala ko ang ideya nang nakapag-iisa. Kapag nagsasaliksik para sa naaangkop na mga driver nahanap ko ang post na ito mula sa 2015 na nagpapakita ng isang orasan na ginawa mula sa parehong mga filament (kahit na ang kanyang kakayahang umangkop, na kung saan ay mas madali).

Maaaring ako ang unang magtabi sa kanila sa kalawakan sa kanilang mga wire sa kuryente, ngunit wala akong pakialam na pusta din iyon.