Bouteilles de lait adressables (éclairage LED + Arduino): 12 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

Transformez les bouteilles de lait en EPI en de belles lampes LED et utilisez un Arduino pour les contrôler. Cela recycle un certain nombre de choses, principalement les bouteilles de lait, et utilise une très faible quantité d'énergie: les LEDs dissipent apparemment moins de 3 watts mais sont suffisamment lumineuses pour voir par. Entre autres choses, je voulais voir si je pouvais faire un la lumière électronique est plus conviviale que la plupart des humains, et les contrôleurs rotatifs sont un bon moyen de le faire. Les bouteilles de lait en EPI constituent un moyen bon marché mais esthétique de diffuser un éclairage LED. Surtout si vous pouvez en trouver de jolis ronds:)Modifier un objet avec un éclairage LED est non seulement respectueux de l'environnement, mais aussi beaucoup plus simple que de construire un logement à partir de zéro. Parce que les LED sont minuscules, vous pouvez les mettre presque n'importe où, et elles ne produisent pas beaucoup de chaleur tant qu'elles sont étalées et fonctionnent à la bonne tension. Cette instructable traitera principalement de la conception physique et de la production, et je suis va supposer que vous avez une connaissance de base de la création de circuits électroniques et d'éclairage LED. Étant donné que les LED exactes et l'alimentation que vous utilisez varieront probablement, je n'entrerai dans les bases de mon circuit qu'en termes de spécifications. Je vais également essayer de vous indiquer des ressources utiles et de vous expliquer davantage sur le microcontrôleur Arduino et le code qui leur indique de fonctionner en séquence. L'électronique de l'éclairage LED de base est vraiment simple, similaire à l'électronique de l'école primaire, donc probablement pas prendre du temps pour vous de ramasser du tout.

Étape 1: Outils et matériaux

Pour fabriquer les lumières elles-mêmes, vous aurez besoin de: Bouteilles à lait EPIFeuille d'acrylique transparent de 3 mmCâble électrique à 2 conducteurs (ou fil de haut-parleur fera l'affaire - cela peut être assez léger car il ne prendra que 12 v environ et très peu de courant, selon la façon dont vous concevez votre circuit). Résistances LEDSoudureTube thermorétractableUn ancien transformateur (verrue murale pour les Américains), plus prise + prise pour aller avec. Fil de cuivre tresséFil de cloche à âme solideCravates à glissièreOutils dont vous aurez besoin:Coupe-perçage (adapté à la largeur de vos bouchons de bouteille de lait - voir étape 2)Petits forets assortisScie à métaux junior (selon ce que vous utilisez comme boîtier)TournevisDénudeurs de filCoupes latérales/Coupe-filFer à souderMultimètreTroisième main (indispensable pour souder les composants ensemble)Mèche à dessouder (si vous récupérez des composants d'autres appareils)Câbles de pince crocodile (pour tests/prototypage). Vous voudrez peut-être aussi leur faire une sorte de logement. J'ai essayé différentes manières de les suspendre et je me suis installé sur une section coudée de tuyau en PVC, suspendue au plafond avec des trous percés pour les câbles. J'ai aussi essayé de les agrafer au plafond. Vous pouvez également les accrocher à travers un morceau de panneau monté au plafond, à partir d'un conduit, ou même faire des trous dans votre plafond lui-même pour accueillir les fils et les alimenter à partir d'un grenier. L'étape 5 montre et parle de quelques-unes de ces options. Ce qui précède est tout ce dont vous aurez besoin pour créer des lumières qui fonctionnent avec un interrupteur marche/arrêt de base. Pour leur donner des fonctions plus avancées telles que la décoloration ou le séquençage, vous aurez également besoin d'une charge de composants tels que des transistors et un microcontrôleur: adaptateur Arduino miniMini USB pour ci-dessus, ou FTDL USB vers le câble d'en-tête. montré ci-dessous, mais plus à leur sujet et comment ils fonctionnent ensemble à l'étape 6. Il y a aussi un boîtier pour le boîtier de commutation, qui pourrait être tout ce que vous voulez. J'ai vu une jolie boîte à sacrements ronde dans la salle Japon du British Museum, mais ils ne m'ont pas laissé l'avoir. Au final, j'ai utilisé une boîte à cartes moo en plastique blanc car elle correspond si bien au thème:) Avec un tel circuit en place, il y a toutes sortes de choses que vous pouvez programmer avec un arduino pour en faire. J'aime l'éclairage cinétique, mais je trouve les lumières de Noël clignotantes, etc., voyantes et mécaniques. Leur régularité et leur consistance sont froides et peu accueillantes (il faut du travail pour créer le scintillement naturaliste des bonnes lumières de Noël). Je ne veux rien de clinquant (littéralement). Je veux une seule commande analogique pour les lumières qui semble très humaine, qui séquence simplement la façon dont elles s'allument et s'éteignent. Le code pour cela, associé à un cadran agréable et à un bouton en aluminium esthétique, en fait un jouet agréable.

Étape 2: Coupez et percez le plexiglas

Tout d'abord, nous allons découper des disques en plexiglas pour entrer dans les bouchons des bouteilles de lait, puis percer des trous à travers lesquels nous pourrons monter les LED et le câble. Lorsque vous utilisez le coupe-trou, percez un morceau de bois. Presser votre matériau contre quelque chose comme ça pendant que vous coupez aidera à garder le bord arrière propre. Le bois résineux vous permet également de savoir quand vous avez parcouru tout le chemin, car vous pouvez vraiment sentir la façon dont la perceuse change lorsqu'elle atteint le bois. Une fois que vos disques sont prêts, faites un trou dans tous les bouchons de vos bouteilles de lait pour correspondre au centre trous dans le plexiglas. Vous devez également percer des trous prêts pour le câblage et les LED. Ce que vous faites exactement ici dépend du type d'alimentation que vous utiliserez et du type de circuits que vous souhaitez y connecter. Le mien utilise trois LED par lumière, que j'ai disposées uniformément autour du disque. Vous avez besoin d'une paire de trous pour faire passer les pattes de chaque LED, et de deux trous assez grands pour faire passer les deux brins de votre câble. (Voir l'image pour les notes explicatives). Je n'ai pas utilisé de modèle ou quoi que ce soit pour cela, je l'ai juste fait à l'œil avec une perceuse à batterie, quelques petits morceaux et de la patience. Parfois, deux trous seraient un peu trop éloignés ou rapprochés pour les pieds LED, mais tant que vous faites attention, un peu de flexion leur permettra de s'adapter. Si cela n'a pas encore de sens, ne vous inquiétez pas, la prochaine étape devrait le préciser.

Étape 3: Monter les LED

Maintenant, faites passer les LED à travers les trous, en faisant attention à respecter la polarité. Nous allons essentiellement les connecter en guirlande, chaque branche négative d'une LED se connectant à la branche positive de la suivante. Le mien est de 12v et mes LED ont une tension directe de 3,3, donc les 9,9 volts de trois LED sont le maximum que mon alimentation peut supporter. Ils auront également besoin d'une résistance pour amener le circuit à 12v. Vous devez absolument avoir une résistance sur chaque bouteille, car si vous ne le faites pas, les LED s'éteindront ou au moins deviendront chaudes (et plus lumineuses). J'ai essayé cela avec un premier prototype, et ils ont fonctionné assez chaud sans résistance pour faire fondre l'EPI du bouchon de la bouteille. Vous pouvez utiliser cette calculatrice à LED pratique pour déterminer quoi faire avec votre propre circuit: https://led.linear1.org/led.wizLa capture d'écran de cette étape montre exactement les valeurs avec lesquelles je travaillais et le circuit résultant (les résistances sont ajoutées à l'étape suivante). Une fois que vos LED sont à travers les trous et que vous êtes sûr que la polarité est correct, commencez à tordre les fils ensemble comme indiqué dans la séquence d'images pour cette étape. Les fils les plus proches des trous de câble ne sont pas torsadés, car ils seront soudés au câble plutôt qu'à l'autre. Continuez ainsi avec chacun d'eux, en vous assurant de ne connecter que le positif au négatif plutôt que le pos-pos ou le neg-neg. Je me suis également assuré de garder toutes ces lumières cohérentes. En les regardant de haut, le courant entre toujours à gauche, puis dans le sens des aiguilles d'une montre autour des LED, qui sont mises à la terre par le trou de gauche.

Étape 4: Souder les composants

Maintenant, nous devons tout souder en place. Tout d'abord, soudez toutes vos paires de fils torsadés ensemble, puis coupez l'excédent. Ensuite, dénudez des longueurs de câble électrique puis enfilez-les dans les trous de câble que vous avez percés dans chaque disque. Enroulez les câbles autour des fils LED, avec la phase (marron) allant au fil long (positif) de la chaîne LED. Enroulez le cuivre autour des fils, soudez-le en place et coupez à nouveau tout excès de fil. Doublez votre câble à travers le trou central, puis faites glisser le bouchon de la bouteille le long du fil et sur le disque. A l'autre extrémité, soudez une résistance de la bonne valeur (dans mon cas 120 ohms) au câble positif. La longueur de vos câbles dépend de la façon dont vous allez accrocher vos lumières. Comme vous pouvez le voir sur la photo finale de cette étape, j'ai choisi d'utiliser des longueurs de flex assez courtes, car je savais que je les assemblerais sur des longueurs plus longues et que je fabriquerais des boîtiers qui dissimuleraient les joints. Il est également plus facile de travailler avec 12 longueurs plus courtes, plutôt que 12 beaucoup plus longues.

Étape 5: Commutateurs et boîtiers

À ce stade, vous disposez d'un ensemble de lumières montées dans des bouchons de bouteilles de lait et conçues pour fonctionner avec une alimentation particulière. Les bouteilles en EPI, une fois désétiquetées et lavées, se vissent simplement dans les bouchons et agissent comme de jolis diffuseurs. Vous pouvez maintenant connecter les lumières avec un simple boîtier de commutation, comme je le faisais au début, ou choisir de faire quelque chose de plus complexe, comme les piloter en utilisant la même alimentation mais aussi un microcontrôleur pour les faire faire des choses plus intéressantes. et pendant ce temps, je les ai montés de deux manières différentes avec trois boîtiers de commutation différents. Je les ai également équipés de LED de meilleure qualité, qui donnaient une lumière légèrement plus bleue et avaient des boîtiers diffus. Plutôt que de détailler chaque étape de chaque itération, j'ai mis une sélection de photos dans cette étape avec des notes illustrant chacune d'entre elles. Le reste de cette instructable traitera de la façon la plus récente (et la plus cool) que j'ai choisie de les utiliser: monté dans un tuyau en plastique et contrôlé individuellement.

Étape 6: Microcontrôle, Composants, Balayage

Ok, alors, super. Nous avons maintenant des lumières de bouteille de lait qui fonctionnent. Mais le contrôle on-off n'est pas très intéressant. Qu'en est-il de la gradation et du séquençage ? Pour cela, nous avons besoin d'un microcontrôleur, et je vais utiliser un Arduino. Nous aurons également besoin d'un tas de composants pour travailler avec, dont certains je vais récupérer et recycler de l'ancien matériel. J'ai utilisé un Arduino standard pour le prototypage et m'assurer que je pouvais coder ce que je voulais (je suis toujours très beaucoup un débutant dans ce genre de chose):https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimilaEt en a acheté un plus un adaptateur USB pour aller dans la vraie lumière:https://arduino.cc/en/ Main/ArduinoBoardMiniAu cas où vous n'en auriez pas déjà entendu parler, les Arduinos sont de belles petites plates-formes de prototypage qui vous permettent de commencer à peu de frais à découvrir les microcontrôleurs. Le langage de programmation utilisé pour leur dire quoi faire est également assez accessible. Il y a une excellente référence sur le site Web d'Arduino, et un tas de bons tutoriels de niveau débutant par Limor Friedman:https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/So I besoin de repenser mon circuit, plus complexe pour accueillir un arduino mini. Je veux qu'il puisse les allumer et les éteindre en fonction d'une lecture d'un potentiomètre rotatif, ce qui signifie incorporer des transistors dans le circuit pour que l'arduino se déclenche en tant qu'interrupteurs. L'arduino fonctionne également à 5v, je devra donc produire une alimentation 5v régulée à partir de mon alimentation 12v existante, à moins que j'utilise deux verrues murales. Le LM317T fait l'affaire; en utilisant seulement quelques résistances avec (détaillé plus tard), je peux l'amener à pousser la bonne quantité de tension pour l'arduino. Voici quelques références sur le LM317T: https://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htm J'ai inclus quelques images des composants ci-dessous, qui vont en fait former un circuit assez simple. J'ai également inclus quelques photos d'un vieil amplificateur que j'ai acheté sur un marché local pour 2 livres. Il a de beaux boutons en aluminium qui coûteraient probablement plus de 2 livres chacun, et tout un tas de jolis potentiomètres et de gros commutateurs pour démarrer. La récupération de vieux équipements peut vous rapporter de très beaux composants anciens pour presque rien. Voir les photos pour quelques conseils.

Étape 7: Circuit de transistor

Je ne peux pas simplement allumer les lumières via l'arduino, car elles fonctionnent à 12v et l'Arduino fonctionne à 5v. Les transistors me permettent d'utiliser un courant plus petit pour allumer et éteindre un beaucoup plus grand, sans faire frire l'Arduino. La première fois que j'ai séparé le câblage pour les lumières, j'ai étiqueté chaque fil avec un numéro, sachant que je reviendrais vers eux avec un Arduino à un moment donné. Étant donné que j'utilise des transistors NPN, qui vont à l'extrémité du circuit à la terre, je devrai séparer tous ces câbles et commencer à épisser les +12v ensemble. En utilisant un fil de haut-parleur, je suis resté fidèle à la convention selon laquelle le côté rayé noir de chaque paire serait sous tension, tandis que le côté uni serait la terre. Faire et respecter des conventions comme celle-ci est important afin de ne pas se perdre plus tard. Après avoir séparé tous les fils, j'ai scié un trou irrégulier dans le haut du tuyau pour le câblage. J'avais l'intention de le sceller avec du ruban adhésif blanc, avec le câblage et l'arduino à l'intérieur, mais cela s'est un peu mal passé comme vous le verrez plus tard. La première chose à faire était de tester mon circuit. Le transistor a trois broches: un collecteur, une tension de sortie et une base. La base est celle à laquelle l'Arduino parlera via une résistance de 1K, le collecteur prendra le courant de la connexion à la terre et la tension de sortie va à la terre. Le test fonctionne. Plus d'informations sur l'utilisation de transistors avec Arduinos ici: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (Notez la résistance 1K entre l'Arduino et la broche de base là-bas) voici aussi une amorce sur les transistors: https://www.mayothi.com/transistors.htmlDonc en gros:

• Résistances à souder aux broches de la base du transistor
• Connexion à la terre séparée pour chaque lumière et numéro afin que vous puissiez les conserver dans un ordre compréhensible.
• Épisser toutes les connexions sous tension pour les lumières ensemble, thermorétractable sur les épissures lorsqu'elles sont terminées (Ceci est vraiment important, car les fils seront emballés dans le tuyau, il serait trop probable qu'ils court-circuitent la lumière lorsqu'ils sont emballés s'ils n'étaient pas correctement isolés). Construisez les épissures jusqu'à une seule connexion pour le +12v.
• Soudez le collecteur de chaque transistor à la connexion à la terre de chaque lumière, en le thermorétractant également.
• Utilisez des bouts de fil courts pour épisser tous les émetteurs de transistors ensemble, en les construisant jusqu'à une seule connexion à la terre.

Ensuite, ils seront connectés pour communiquer.

Étape 8: Câbles de communication

Coupez et dénudez 12 câbles à souder aux résistances sur les broches de base des transistors. Ce seront les câbles que l'arduino utilise pour parler aux transistors. N'oubliez pas la gaine thermorétractable. Une fois les câbles en place, soudez-les aux douilles à broches pour s'adapter aux embases à broches de l'Arduino Mini. J'ai utilisé les broches 4 - 13 et les broches AD0 (14) et AD1 (15) comme 12 broches de sortie pour commuter les transistors. Vous pouvez trouver le brochage de l'Arduino Mini ici: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMini prévu… le mien l'a fait. Phew. Une fois les prises terminées, enfilez-les à travers l'extrémité du tuyau pour le moment, ainsi que les connexions sous tension et à la terre que vous avez épissées plus tôt. Si vous avez des en-têtes de broche de rechange, ils facilitent l'utilisation de pinces crocodiles pour tester que tout fonctionne. Vous pouvez dire à l'arduino de régler une seule broche haute tout le temps, puis d'en utiliser un fil pour toucher la broche pour chaque lumière à tour de rôle.

Étape 9: Régulation de la tension

Étant donné que les lumières fonctionnent à partir d'une alimentation 12v, il doit y avoir un régulateur de tension le ramenant à 5v pour l'arduino. Entrez le LM317T, qui donne une tension de sortie en fonction des résistances avec lesquelles vous l'augmentez. La différence entre l'entrée et la sortie est perdue sous forme de chaleur, donc parfois ces circuits intégrés ont besoin d'un dissipateur thermique. Voici un tutoriel sur le LM317: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.html et voici un calculatrice:https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/Une fois que j'ai trouvé les bonnes valeurs pour l'obtenir en 5v pour l'Arduino, je soude, rétracte et teste. 5.07v qui sort, pas mal. Maintenant, je sais que cela fonctionne, je peux le souder dans le faisceau de câblage principal, en prenant 12v, en allant à la terre et en ayant une troisième sortie qui ira à l'arduino. Je démarre une autre prise d'en-tête, en y mettant la ligne 5v correspondant à la broche 5v sur l'arduino. Je connecte également la masse de l'arduino sur la même prise. Il est presque temps de le tester.

Étape 10: Programmation

Je dois d'abord écrire du code avec lequel tester, et pour le télécharger sur l'Arduino, je dois câbler une maquette pour connecter l'adaptateur USB à l'Arduino Mini. Consultez le guide de l'Arduino mini ici: https://arduino. cc/en/Guide/ArduinoMiniet le brochage de l'adaptateur USB ici: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSBAprès avoir essayé les séquences de clignotement avec le code, etc. fin de cette instructable. Remarquez également comment les tests de pince crocodile deviennent plus nets à mesure que la soudure est effectuée. C'est assez satisfaisant, et aussi très utile de tester que chaque lumière fonctionne toujours à chaque étape. Tester uniquement à la fin vous laissera perplexe et ne saura pas par où commencer si vous avez un problème.

Étape 11: Câblage et boîtier de commutation

Maintenant pour les contrôles. Comme je veux que les commandes soient séparées de la lumière, j'aurai besoin de câble. Le circuit a besoin de connexions sous tension et à la terre, et le potentiomètre aura besoin de trois connexions. L'un d'eux sera en direct de l'Arduino, l'un sera la connexion à la broche analogique que l'arduino utilisera pour lire le pot. L'autre est la terre, ce qui signifie que je n'ai besoin que de quatre fils pour monter jusqu'à la lumière. Comme je n'ai pas de câble à quatre fils, je tords deux longues longueurs de fil d'enceinte ensemble. Pas parfait, mais pas mal. Vous pouvez facilement le faire, comme indiqué sur les photos ci-dessous, en attachant les extrémités de deux longueurs de câble, en plaçant une extrémité sous quelque chose d'assez lourd pour le tenir, puis en tressant les câbles vous-même. Je vais fabriquer le boîtier de commande à partir d'un boîte de cartes moo en plastique blanc vide que j'ai depuis un bon moment. Certains composants, comme la prise de courant, sont également recyclés à partir de projets précédents. Un embout et des attaches zippées serviront de décharge de traction à l'extrémité légère du câble. Je commence à marquer la boîte pour le pot, puis je me mets à connecter les câbles à l'extrémité légère. En enlevant une paire mais pas l'autre lorsqu'elles sont entrelacées, cela facilite leur identification. L'un des dénudés ira à la masse sur le potentiomètre du coffret électrique, l'autre ira au +12v au niveau de la prise de courant. Les deux autres seront des fils de signalisation connectés aux autres broches du pot. À l'autre extrémité, l'un d'eux ira à la broche analogique à partir de laquelle le code indique à l'arduino de prendre une lecture, et l'autre à +5v. Encore une fois, tout rétrécit lorsqu'il est en place. Les images devraient mieux vous montrer comment j'ai fabriqué mon boîtier de commutation, qui a presque mal tourné. J'ai d'abord essayé de le coller, et le plastique semble être imperméable à la superglue… à la fin, je l'ai trié en utilisant quelques tampons en caoutchouc à l'intérieur de la boîte, puis en mettant quelques vis du boîtier du PC à travers toutes les couches de la boîte pour tenir ensemble et maintenez le pot en place. La prise de courant avait également besoin d'une attache zippée car je n'avais pas d'écrous pour y fixer le fil.

Étape 12: Lumière séquencée

Fini! Plus de photos et de vidéos à venir, et le code est joint ci-dessous. Le câblage, il s'est avéré, était trop gros pour tous retourner dans le tuyau, ce qui est regrettable. Cela signifie que le LM317 et l'arduino dépassent tous les deux du haut du tuyau car ils sont tellement remplis de fils et de composants. Les écraser davantage a commencé à le faire se comporter de manière erratique, je vais donc les laisser dehors. Puisqu'il va pendre du plafond, je doute qu'ils soient particulièrement visibles. Cependant, j'aurais aimé trouver une solution qui reste belle tout en s'adaptant à tous les circuits. Peu importe, cela fonctionne comme je le souhaite. La simple commande analogique est agréablement humaine. Remarquez dans le code que les numéros auxquels les choses sont allumées et éteintes n'ont pas de différences uniformes ? C'est parce que le pot que j'ai utilisé s'est avéré être Log plutôt que Linéaire, donc en répartissant les seuils de manière uniforme, toute l'activité a été écrasée à une extrémité de la course du pot.

Premier prix du Challenge Epilog