Arbre à fibre optique à LED RVB (alias Project Sparkle) : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Vous trouvez votre chambre un peu trop terne ? Envie d'y ajouter un peu d'éclat ? Lisez ici comment prendre une LED RVB, ajouter du fil de fibre optique et la faire briller !

L'objectif de base de Project Sparkle est de prendre une LED super brillante plus un câble à fibre optique à lueur finale et de la connecter à un arduino pour créer un bel effet d'éclairage. Il s'agit d'une imitation des carrelages/plafonds en étoile à fibre optique mais montés verticalement en raison de l'impossibilité de percer mon plafond et n'utilise pas d'illuminateur préfabriqué pour éclairer les fils de fibre optique. C'est donc vraiment un moyen d'obtenir des effets de fibre optique sympas sans investir dans des illuminateurs coûteux. Le connecter via LED à un arduino ajoute également pour tout type de personnalisation et de raffinement des couleurs ! Le meilleur des deux mondes !Matériaux: LED 10W - 5 $ - eBay. **Attention, c'est très lumineux. Ne regardez PAS cela directement lorsqu'il est activé. Collez-le sous une boîte pour le tester ou un autre revêtement approprié** Fil incandescent à l'extrémité de la fibre optique - ~ 25-30 $ - Je l'ai acheté en ligne auprès de TriNorthLighting. Le câble à fibre optique est généralement vendu au pied à différents nombres de brins dans le câble. Moins il y a de brins dans un câble, plus chaque fil est épais, ce qui signifie un point final plus brillant dans l'ensemble. Consultez cette page pour un tableau pratique sur le nombre de câbles par rapport à la largeur. Alimentation 12V, 2Amp - ~ 10 $ - J'en avais un qui traînait. Matériaux secrets: La plupart de ces pièces sont des choses que les gens auront autour et peuvent être réutilisées pour d'autres projets Arduino - 25-30 $ - J'ai utilisé une planche à pain Arduino Uno R3 - ~ 5 $ Fer à souder - De 10 $ à un ordre de grandeur plus élevé Composants de circuit - chacun ne coûte que quelques centimes, le problème le plus délicat est probablement de savoir où les obtenir de nos jours Fil, pince à dénuder, coupe-fil, etc. boutique. C'est le matériau que j'ai utilisé pour tisser les brins de fibre optique sur le mur

Étape 1: Présentation des composants du circuit

Outre le fil de base (et la LED), notre circuit a deux composants principaux: des transistors et des résistances. Transistors Nous avons donc une LED 10W, un câble d'alimentation et un arduino. L'objectif est de câbler la LED à la planche à pain et de fixer l'arduino à la même planche à pain afin que l'arduino puisse sortir une valeur et que la LED s'allume à une certaine luminosité (correspondant à la valeur sortie par l'arduino). Le problème est que l'arduino ne peut fournir que 5V, mais notre LED a besoin de 12V (remarque: cela peut changer en fonction de la LED d'alimentation que vous utilisez). C'est là qu'intervient l'alimentation. "Comment allons-nous connecter l'arduino, la LED et l'alimentation ensemble ?!" vous pourriez demander. La réponse est magique. La magie des TRANSISTORS ! De façon simpliste, un transistor est un amplificateur ou un interrupteur. Dans ce cas, nous l'utilisons comme un interrupteur. Il sera connecté à une broche à l'arduino, une autre à l'alimentation et une troisième à la LED. Lorsque l'arduino envoie un courant au-dessus d'un seuil spécifique, le transistor s'allume et laisse la tension d'alimentation le traverser, allumant la LED. Lorsqu'il n'y a pas assez de courant de l'arduino, le transistor ne laissera pas l'alimentation le traverser et la LED sera éteinte. Le type de transistor à commutation est connu sous le nom de transistor à commutation ou à jonction. Il existe de nombreux types différents qui ont des propriétés différentes, telles que la tension nécessaire sur ses broches, le gain, etc. J'encourage toute personne intéressée à en savoir plus sur les transistors pour mieux les comprendre. La LED 10W a quatre broches au total, d'un côté le sol et de l'autre côté une broche pour chaque couleur. Si nous voulons pouvoir contrôler chaque couleur séparément (afin de pouvoir afficher n'importe quelle combinaison de couleurs RVB), chaque couleur doit avoir son propre transistor, nous avons donc besoin de trois transistors au total. Plus de détails sur les transistors utilisés seront dans la prochaine étape. Résistances Maintenant que nous avons compris comment alimenter la LED, il y a un autre problème. Tout ce pouvoir n'est pas forcément une bonne chose ! Nous ne voulons pas court-circuiter la LED, il faut donc y ajouter des résistances. Sur les quatre broches de la LED, la broche de terre n'a pas besoin de résistance puisqu'elle va juste à la terre. Mais les trois broches de couleur auront besoin d'au moins une résistance, et comme différentes couleurs tirent des tensions différentes, ce ne sont pas nécessairement les mêmes résistances. "Comment allons-nous jamais comprendre ces valeurs ?!" vous pourriez demander. Eh bien, la réponse est MAGIE. La magie des MATHÉMATIQUES ! (lire la suite ça vaut le coup promis…)

Étape 2: Calcul des composants du circuit

Type de transistors Comme dit à l'étape précédente, les transistors utilisés ici sont du type à commutation. Le type spécifique de transistor nécessaire dans un circuit dépend des besoins du circuit, mais dans ce circuit, un transistor 2N2219 convient. Notez que vous pouvez utiliser un transistor autre que le 2N2219, à condition qu'il ait les bonnes spécifications pour le circuit sur lequel vous travaillez. (Le transistor 2N2222 le plus courant devrait également convenir) Selon le type de transistor, les trois broches du transistor seront soit « émetteur, base, collecteur » ou « grille, source, drain ». Le type 2N2219 est le premier. Il existe de nombreux types de corps de transistor, donc afin de déterminer quelle broche correspond à l'émetteur, la base et le collecteur, il sera temps de consulter votre fiche technique ! Le transistor a également besoin de deux résistances. On connecte la base du transistor à l'arduino - cela peut être n'importe quelle valeur, généralement autour de 1kΩ. Ceci est utilisé pour que tout courant parasite de l'arduino ne provoque pas le déclenchement du transistor et l'allumage accidentel de la lumière. La deuxième résistance nécessaire connecte la base à la terre et est généralement une grande valeur comme les types de résistances 10kΩ. Pour connecter l'alimentation à la LED, nous devons utiliser des résistances. Chaque couleur de la LED a une entrée de tension requise différente. Les valeurs spécifiques dépendent de votre LED utilisée, mais pour une LED standard de 10 W, elles seront probablement dans la bonne plage: Rouge - 6-8 V Vert - 9-12 V Bleu - 9-11 V Courant requis par la LED: 3 milliAmps (mA) Tension d'alimentation: 12 V La situation est donc la suivante: nous utilisons une alimentation 12 V pour alimenter la LED et chaque couleur devrait recevoir une tension inférieure à celle-ci. Nous devons utiliser des résistances pour diminuer la tension que chaque couleur de la LED voit réellement. Pour déterminer la valeur de résistance nécessaire, il est temps de consulter la loi d'Ohm. Par exemple pour la couleur rouge: Tension = Courant * Résistance …. Réécriture sur résistance = tension (chute) / résistance de courant = 4 V / 0,3 A = 13,3 (La valeur de 4 V est de 12 V (alimentation) - maximum de la plage rouge (8 V)) Nous n'avons pas encore terminé cependant. Selon votre type de résistance (c'est-à-dire sa taille), seule une certaine quantité de puissance peut être dissipée par celle-ci. Si nous utilisons des résistances qui ne peuvent pas dissiper suffisamment de puissance, nous les brûlerons. La formule pour calculer la puissance aux bornes de la résistance vient de la loi d'Ohm: c'est Puissance = Tension * Courant. Puissance = 4V * 0,3 A = 1,2 W Cela signifie que nous avons besoin d'une résistance de 13,3 Ω, 1,2 W (au moins) pour nous assurer que notre LED est sûre. Le problème est que les résistances les plus courantes sont de 1/4 W ou moins. Que faire?! En utilisant la magie de la configuration des résistances en parallèle, nous pouvons résoudre le problème. En combinant quatre résistances (1/4 W) en parallèle, la dissipation de puissance totale s'élève à 1 W. (Idéalement, nous ajouterions cinq résistances en parallèle, mais puisque 1,2 W ne sera visible que lorsqu'il est allumé au maximum, et gen on en utilise un peu moins). L'ajout de résistances en parallèle entraîne une diminution proportionnelle de leur résistance (ce qui signifie que si nous combinons quatre résistances de 13,3 en parallèle, la résistance totale ne sera que d'environ 3 Ω). Pour obtenir la bonne résistance et la bonne dissipation de puissance, nous pouvons combiner quatre résistances de 68 Ω 1/4W parallèle. Nous obtenons ce nombre en multipliant 13,3 par quatre, ce qui correspond à ~ 53, puis en prenant la valeur standard la plus élevée suivante pour une résistance. Globalement: pour alimenter la couleur rouge, nous devons utiliser soit une résistance 13,3Ω 1W, soit quatre résistances 68Ω 1/4W en parallèle. Pour calculer la résistance nécessaire pour les autres couleurs, utilisez le même procédé. Résumé des composants du circuit requis: 3 x transistors 2N2219 3 x résistances 1kΩ 3 x résistances 10 kΩ Rouge: 4 x 68Ω résistances 1/4 W Bleu: 4 x 27Ω 1/ Résistances 4W Vert: 4 résistances 27 Ω 1/4W

Étape 3: Schéma du circuit / Construction du circuit

Après avoir fait les calculs et rassemblé toutes les pièces requises, il est temps de les assembler !

Prenez d'abord votre alimentation électrique et coupez toute connexion qu'elle a à la fin et isolez les fils d'alimentation et de terre. Ajoutez le fil de terre à l'un des rails de la planche à pain. Soudez le fil d'alimentation à la soudure des résistances nécessaires sur la LED. Ensuite, construisez le circuit comme indiqué sur le schéma du circuit. Notez que toutes les masses du circuit (masse de l'arduino, masses des transistors, masses de l'alimentation) doivent être connectées ensemble d'une manière ou d'une autre.

Étape 4: Code Arduino

Nous y sommes presque! Il est temps de connecter notre circuit à l'arduino.

Le code ici fait simplement passer la LED RVB à travers un cycle de couleurs (c'est-à-dire qu'il vérifie l'ensemble de l'arc-en-ciel). Si vous connaissez arduino, ce n'est pas trop compliqué. Ce code n'a pas été écrit à l'origine par moi, mais honnêtement, je ne me souviens pas d'où je l'ai téléchargé; c'était open source. Si je me souviens bien ou si quelqu'un connaît la source, je la citerai avec plaisir. Le croquis est collé ci-dessous. Assurez-vous simplement que les valeurs des broches dans le croquis correspondent aux broches de l'arduino utilisées pour se connecter à la LED. Tout ce que le code fait est d'envoyer une valeur individuelle (de 0 à 255) à chacune des broches de couleur LED. Si vous souhaitez qu'une couleur spécifique apparaisse, consultez un nuancier RVB // Exécute une LED RVB à travers un cycle de roue chromatique int luminosité = 0; // la luminosité de la LED. La valeur maximale est de 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup() { // déclare les broches comme une sortie: pinMode(RED, OUTPUT); pinMode(VERT, SORTIE); pinMode (BLEU, SORTIE); } //de 0 à 127 void displayColor(uint16_t WheelPos) { byte r, g, b; switch(WheelPos / 128) { cas 0: r = 127 - WheelPos % 128; //Rouge vers le bas g = WheelPos % 128; // Green up b = 0; //bleu hors pause; cas 1: g = 127 - WheelPos % 128; //vert vers le bas b = WheelPos % 128; //bleu vers le haut r = 0; //coupure rouge; cas 2: b = 127 - WheelPos % 128; //bleu vers le bas r = WheelPos % 128; //rouge vers le haut g = 0; //vert hors pause; } analogWrite(RED, r*2); analogWrite(GREEN, g*2); analogWrite(BLEU, b*2); } boucle vide() { displayColor(rad); retard (40); rad = (rad+1) % 384; }

Étape 5: Ajout des fils de fibre optique

Même si vous ne terminez pas cette étape, la bonne chose est que nous avons maintenant une LED RVB impressionnante, lumineuse et entièrement personnalisable. J'ai choisi de le combiner avec de la fibre optique, mais vraiment vous pouvez faire tout ce que vous voulez ! Faire un joli spot ? Allumer une boule disco ? Tant de possibilités !

J'ai acheté à l'origine cinq pieds de fibre à 50 brins, 10 pieds de fibre à 12 brins et 5 pieds de fibre à 25 brins. J'ai fini par couper la longueur en deux pour avoir plus de taches même si les fils eux-mêmes étaient plus courts. J'ai choisi de faire un arbre car je ne pouvais pas les monter à travers un mur. Le tulle a été collé au mur à l'aide de ciment caoutchouteux (le tulle est assez léger, donc du ruban adhésif peut suffire). Les fibres sont enfilées à travers le tulle dans un motif en forme d'arbre. En utilisant une canette de soda vide/séchée, la LED est placée en bas et les fibres sont ajoutées en haut. Le plus gros problème à ce stade est d'essayer de s'assurer que la lumière traverse les fibres au lieu de sortir par le haut de la canette de soda. Envelopper étroitement les fibres dans du papier d'aluminium peut aider, mais je suggère d'essayer la configuration qui, selon vous, pourrait fonctionner. Assemblez toutes ces pièces et nous avons notre arbre !

Étape 6: l'heure de la fête

Il ne vous reste plus qu'à tamiser les lumières, alimenter l'arduino et profiter de la lueur de notre nouvelle configuration à fibre optique !

J'ai également joint une vidéo de l'installation. Il a l'air mieux en personne, mais vous pouvez le voir se déplacer lentement à travers une roue chromatique.