Lampe LED en lévitation : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Avez-vous déjà joué avec des aimants et essayé de les faire léviter ? Je suis sûr que beaucoup d'entre nous l'ont fait, et bien que cela puisse sembler possible, s'il est placé très soigneusement, après un certain temps, vous vous rendrez compte que c'est en fait impossible à faire. C'est à cause du théorème d'Earnshaw, qui prouve qu'il est impossible de faire léviter un objet avec uniquement des matériaux ferromagnétiques. Cependant, nous avons une solution de contournement. Au lieu d'utiliser des aimants, nous allons faire léviter la lampe en utilisant une illusion appelée tenségrité, créant une lampe qui semble flotter !

Étape 1: Fournitures

Pour fabriquer cette lampe, il existe une variété de fournitures nécessaires:

Électronique:

• Carte Arduino Nano
• Fils de cavalier
• 24 LED Anneau
• Batterie 9V
• connecteur de batterie 9V

Fournitures décoratives:

• Carton (ou bois, si vous utilisez la découpe laser)
• Ligne de pêche (tout devrait fonctionner, et essayez d'en choisir une aussi transparente que possible)

Autres:

• Élastique
• Pistolet à colle chaude
• Bâtons de colle chaude
• Matériel de soudage
• Velcro

Étape 2: Assembler l'électronique

Nous devons d'abord assembler les pièces électroniques. C'est simple et peut être fait en quelques étapes:

1. Soudez le connecteur de la batterie 9V à la carte Arduino Nano. Cela peut être un peu difficile, mais c'est un élément essentiel à la réussite du projet car une alimentation insuffisante de la carte l'empêchera de fonctionner correctement. Connectez le fil rouge à la broche VIN et connectez le fil noir à l'une des broches GND de la carte.
2. Soudez les broches à l'arrière de l'anneau LED. Sur ces 24 anneaux LED, il y a généralement 4 emplacements pour la soudure, mais dans ce projet, nous n'utiliserons que 3: DI, VCC et GND. La partie DO ne sera pas utilisée dans ce projet. Soudez-le avec le fil pointant dans l'anneau, car l'extérieur de l'anneau sera caché derrière un morceau de papier, mais si les fils de liaison sont soudés dans le mauvais sens, il dépassera de la lampe.
3. Connectez les fils au Nano. Le DI doit être connecté à la broche D5, le VCC connecté à 5V et le GND au GND, sur l'anneau LED et l'Arduino Nano, respectivement.

Et vous avez terminé avec l'électronique!

Étape 3: La sculpture en tenségrité

Pour ce projet, nous utilisons la tenségrité, qui est un terme utilisé pour décrire l'acte d'utiliser la tension pour maintenir quelque chose en place. Si vous souhaitez simplement créer la sculpture, vous pouvez télécharger le fichier Adobe Illustrator, conçu pour la découpe laser, ou regarder la photo et la découper vous-même dans du carton.

Si vous voulez comprendre comment cela fonctionne, continuez à lire ci-dessous !

Cette sculpture de tenségrité utilise une ligne de pêche pour la faire ressembler davantage à un objet en lévitation. Sur la photo annotée, la position de chacune des 6 lignes est mise en évidence, dans des couleurs distinctes. Les rouges les plus longs sont ceux qui empêchent le haut de tomber. Appelons-les les "lignes structurelles". Ensuite, nous avons les lignes bleues, qui sont beaucoup plus courtes que les rouges, tenant la partie supérieure vers le haut. Appelons-les les "lignes de lévitation".

Dans notre sculpture de tenségrité, les lignes de lévitation sont celles qui maintiennent la structure. Parce que la partie supérieure veut descendre à cause de la gravité, les lignes de lévitation doivent maintenir la structure en place. Lorsqu'ils sont attachés, ils sont très tendus et maintiennent la partie supérieure de la structure vers le haut. Il y en a un sur deux des quatre côtés de la sculpture, même si en théorie, un seul suffit pour soutenir la structure.

Cependant, si vous essayez d'attacher uniquement les lignes de lévitation, vous remarquerez qu'elles tombent facilement. C'est parce que le dessus n'est attaché que par deux points, ce qui n'est pas suffisant pour fournir une structure stable. Imaginez une balançoire. Il est attaché par une ligne, ce qui lui permet de se déplacer librement. Dans notre cas, nous avons la partie supérieure attachée par deux points, et deux points forment une ligne, donc le haut de notre sculpture de tenségrité, avec seulement les lignes de lévitation, n'est qu'une bascule.

C'est là que les lignes structurelles entrent en jeu. Ces lignes sont également tendues et maintiennent la structure en place. Si le haut de la structure s'incline dans n'importe quelle direction, les lignes structurelles dans l'autre sens maintiendront la structure en place, la rendant stable.

Même si cela ressemble à de la magie, il y a en fait beaucoup de raisons derrière toute la sculpture !

Étape 4: Assemblage de la structure

Il est maintenant temps d'assembler la structure pour y attacher la lampe. Cette partie est relativement facile:

1. Trouvez les pièces de base. Ce sont toujours les plus grands carrés.
2. Mettez les morceaux de "bras". Assurez-vous qu'ils sont tous orientés dans la même direction lorsque vous les regardez de côté. Cela garantit que la structure de tenségrité pourra être assemblée comme prévu.
3. Mettez l'une des pièces latérales. Cela nous permet de nous assurer que le bras n'est pas trop enfoncé pendant que nous le collons, et garantit que toute la base de la structure peut être alignée.
4. Assemblez le reste de la structure. Les pièces doivent se mettre en place exactement, et avec un peu de collage, vous obtiendrez ce qui est montré ci-dessus.

Après cela, il est temps de connecter les lignes de pêche aux structures.

1. À l'aide de colle chaude, collez quatre morceaux de fil de pêche à chacun des coins d'une des parties de la structure. Assurez-vous qu'ils sont tous de la même longueur.
2. Collez la ligne de pêche aux coins correspondants de l'autre structure. J'ai trouvé qu'il était plus facile de coller si toute la structure était allongée, donc je n'aurais pas à la tenir avec mes mains.
3. Collez les "lignes de lévitation" en place. Poussez les parties supérieure et inférieure le plus loin possible, une fois la colle refroidie, et collez les deux dernières lignes de pêche entre elles, reliant les bras de la structure.

Si vous êtes arrivé jusqu'ici, alors bon travail ! Vous avez déjà fait la plupart du travail:)

Maintenant, nous devons assembler la lampe. Cette partie est vraiment facile:

1. Collez l'anneau LED sur la pièce circulaire "roue" avec les deux trous au milieu. Assurez-vous que le support en plastique pour les fils de connexion est complètement à l'intérieur du cercle extérieur.
2. Collez les deux pièces circulaires ensemble. Collez la première pièce "roue" avec un cercle complet avec deux trous au milieu. Ceux-ci constituent le sommet de notre lampe en lévitation.
3. Attachez la batterie à la dernière pièce rectangulaire. Cette pièce a un trou fait pour la batterie 9V, et l'attache, avec la carte Arduino Nano, avec des élastiques. N'oubliez pas de ne pas utiliser de colle ici: la batterie finira par mourir et vous n'aurez plus rien à utiliser !
4. Prenez un morceau de papier B5 et collez-le autour du bord de la lampe. Cela fonctionne comme un abat-jour et empêchera également les téléspectateurs de voir le tableau et la batterie dans la lampe.
5. Vous pouvez avoir quelque chose qui pend au bas de la lampe. Dans quelques-unes de mes photos, j'ai essayé d'utiliser des morceaux de paille courts et coupés pour créer un effet de lustre, mais je l'ai retiré plus tard parce que cela gênait mes photos. Vous pouvez être créatif avec ce que vous mettez ici !
6. Collez le haut de la lampe sur le dernier morceau de roue. Assurez-vous, encore une fois, que tous les morceaux de ligne de pêche ont la même longueur.
7. Collez du velcro en haut de la deuxième roue et en bas de la partie supérieure de la structure. Cela maintiendra la lampe en place pendant qu'elle lévite. L'utilisation de velcro vous permet de le démonter et de lui donner une nouvelle batterie lorsque vous en avez besoin.

Étape 5: coder

Maintenant, voici la partie amusante: coder à quoi vous voulez que la lampe ressemble ! J'ai utilisé une lumière RVB rotative ici, mais n'hésitez pas à créer ce que vous voulez et soyez créatif avec !

Je sais que j'ai expliqué chaque partie du code indépendamment dans mon dernier instructable, mais cette fois, j'ai inclus toutes les explications dans les commentaires du code. Pendant que vous explorez le code, gardez à l'esprit ce que j'ai créé: une lampe arc-en-ciel rotative. Si cette explication n'était pas assez bonne (je ne sais pas comment l'expliquer autrement), vous pouvez toujours regarder en arrière la vidéo incluse au début. Vous pouvez voir le code ci-dessous ou le télécharger à partir du lien du site Web Arduino Create ci-dessous!

Arduino Créer un lien

(De plus, si suffisamment de personnes me demandent d'expliquer le code plus en détail, je ferai peut-être quelque chose à ce sujet…)

Lévitation_Lampe.ino

#comprendre// inclure la bibliothèque pour utiliser l'anneau LED

#definePIN5// la broche à laquelle l'anneau LED est connecté

#defineNumPixels24// le nombre de pixels dans l'anneau. il y a des anneaux avec 8 LED, ou vous pouvez utiliser une bande LED avec les Neopixels. N'oubliez pas de préciser le nombre de LED dont vous disposez !

Pixels Adafruit_NeoPixel (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // déclare l'objet lumière appelé pixels. Le code fera référence à l'anneau LED comme ceci.

#defineDELAYVAL20// cela décide combien de temps le tableau doit attendre avant que les lumières ne soient tournées. Si vous réduisez cela, les couleurs de l'arc-en-ciel tourneront encore plus rapidement.

int r[NumPixels]; // c'est la valeur rouge pour toutes les LED

int g[NumPixels]; // c'est la valeur verte pour toutes les LED

int b[NumPixels]; // c'est la valeur bleue pour toutes les LED

diff constant=31; // cela définit la valeur de luminosité. Le nombre maximum est 31, mais tout nombre x où 0 < x < 32 fonctionnera.

/////// Définir la position initiale des lumières ////////

voidsetLights(){

entier R=8*diff, V=0, B=0; // la position initiale de toutes les LED

for(int i=0;i<8;i++, R-=diff, G+=diff){

r=R;

g=G;

b=0;

}

for(int i=0;i<8;i++, G-=diff, B+=diff){

g[i+8]=G;

b[i+8]=B;

r[i+8]=0;

}

for(int i=0;i<8;i++, B-=diff, R+=diff){

r[i+16]=R;

b[i+16]=B;

g[i+16]=0;

}

}

/////// Terminer le réglage de la position initiale des LED ////////

void setup() {

pixels.begin(); // activer l'objet pixels

setLights(); // définit la position initiale des LED

}

entier idx=0; // définit la position initiale de la rotation de la LED

boucle vide() {

/////// définir la couleur de chacune des LED ////////

for(int i=0; i<numpixels; {

pixels.setPixelColor(i, pixels. Color(r[(i+idx)%24], g[(i+idx)%24], b[(i+idx)%24]));

pixels.show();

}

/////// terminer le réglage de la couleur des leds ////////

retard(DELAYVAL); // attendre DELAYVAL millisecondes

idx++; // déplace la rotation des LED d'une unité

id%=24; // modifie la valeur par 24. Cela restreint la valeur de idx entre 0 et 23, inclus

}

voir rawLevitating_Lamp.ino hébergé avec ❤ par GitHub

Étape 6: Terminez

Il est maintenant temps d'allumer la lampe, de coller le velcro à la structure et d'éteindre les lumières: c'est l'heure du spectacle. N'hésitez pas à apporter les modifications que vous souhaitez et à partager avec le monde ce que vous avez créé avec ce projet !

Bonne chance et continuez à explorer!