La charge du réseau lumineux : 3 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:11

Il s'agit d'un ensemble de boîtes de nourriture pour chiens vides, chacune avec une seule lumière LED à l'intérieur et une lentille colorée sur l'ouverture. Les LED sont contrôlées par des détecteurs de mouvement déclenchés par l'interaction du spectateur. En utilisant des LED comme source lumineuse pour chacune des boîtes, les besoins en énergie sont faibles. Le circuit utilise une petite quantité de composants pour piloter les LED, et cette instructable décrira en détail comment il utilise des détecteurs de mouvement, des transistors, des résistances et des LED pour créer le spectacle de lumière interactif. Je suis novice en électronique et je n'ai que récemment créé ma première conception de circuit et construit ce projet avec succès. Toute personne intéressée par l'électronique pourrait facilement atteindre mon niveau d'expertise en tant que novice réussi en lisant et en faisant, ma seule sagesse apprise est que si vous pouvez vous permettre de meilleurs outils, c'est la voie à suivre. En tant qu'artiste, je ne Je veux promouvoir un magasin ou un produit plutôt qu'un autre, mais ma communauté n'a pas la meilleure sélection de magasins où je peux trouver de bons composants électroniques, alors je répertorie Radio Shack comme simplement "Shack", remplacez-le par votre magasin ou fournisseur préféré. Composants: 64 boîtes de nourriture pour chiens (lavées) 32 LED vertes 10 mm super brillantes (www.evilmadscientist.com) 32 LED bleues 10 mm super brillantes (www.evilmadscientist.com) Fil de raccordement 50' (Fourniture électronique, devinant puisque je n'ai pas compté l'utilisation)10 panneaux de cèdre (quincaillerie)2 cornières en aluminium (quincaillerie)2 barres en aluminium de 1/16 po d'épaisseur (quincaillerie)8 résistances 1/4 w 1K (shack)8 transistors PNP (Shack)8 détecteurs de mouvement DP-001 (www.glolab.com)8 lentilles de Fresnel (www.glolab.com)Tube thermorétractable de 5' (pour un fin prod professionnel uct, les couleurs coordonnées sont cool)1 alimentation 9V 800ma (Shack)1 interrupteur (Shack)1 PCB rond (Shack)31 vis en laiton #8 (quincaillerie)31 écrous en laiton #8 (quincaillerie)31 rondelles en laiton #8 (Quincaillerie) 32 lentilles en verre (l'idée originale était pour le papier, le vélin et le mica ou toute forme de masquage de silhouette) 1 rallonge Outils: pistolet à colle chaude (mieux que le ruban adhésif) Pince à dénuder (ne vous fiez pas aux dents, l'outil illustré ici est le meilleur outil pour le travail)fer à souder (ne vous trompez pas ici, je suis devenu meilleur avec un meilleur fer)soudure (flux)Pistolet thermique (nécessaire uniquement si vous rétrécissez à chaud vos fils à souder)coups de main (facultatif mais fortement suggéré)loupe (facultatif)Planche à pain (outil facultatif, mais nécessaire pour toute personne sérieuse au sujet de la conception de circuits électroniques)1 résistance de 39K (programmation de sensibilité DP-001)1 résistance de 2,7K (programmation d'arrêt DP-001)1 foret1 foret multi-tailles (un must sur un foret standard)1 tournevis1 marteau (facultatif, briser un orteil enlève l'ennui et ted puissance de soudure 64 LED avec 128 fils)1 étrier ou échelle1 colle à bois2 longues pinces à vis au terminal, nous appelons cela VddVss = source négative. En tant qu'artiste travaillant principalement à l'huile et récemment dans des pièces plus high-tech, j'ai également souhaité incorporer un peu de vert dans mon travail. J'ai deux carlins et ils semblent aimer manger tous les jours, ce qui entraîne un gaspillage des contenants de nourriture. Un autre ami artiste, qui travaille le verre fusionné, a mentionné qu'il y avait une exposition avec jury qui avait pour thème la « collaboration », et nous avons décidé de travailler ensemble sur une œuvre d'art. C'était une occasion parfaite d'utiliser ces boîtes de nourriture pour chiens qui s'installaient dans mon garage. Avec autant de boîtes, il était évident que la pièce devait prendre la forme d'une sorte de tableau, qui s'illuminait par le mouvement du spectateur. Nous nous sommes rencontrés dans un café local et j'ai exposé mon plan, le nom de la pièce est venu aussi naturel que la nature elle-même, un réseau de lumière utilisant une charge électrique. Voici une description rapide du travail et du processus de création de cette œuvre d'art.

Étape 1: Construire le cadre

Les panneaux de cèdre ont été trouvés dans une quincaillerie locale et ont été conçus pour garnir les placards. Le coût était bon marché de 23 dollars pour 12 planches; ils étaient parfaits pour le projet. Ils ont également été choisis pour la couleur et la forme avec un avantage supplémentaire du léger arôme de cèdre.

Tout d'abord, la face des planches a été poncée et enduite d'un Varithane plat pour éviter qu'elles n'attirent la graisse et la saleté lors de la manipulation et pour faire ressortir la couleur du cèdre. Les planches mesurent 3,75" de large et 48" de long, ce qui est parfait pour que la matrice s'adapte à la largeur et à la hauteur des planches, créant un espacement parfait pour une matrice carrée. Le diamètre de la boîte de nourriture pour chiens est de 3" et il était facile de trouver une scie cloche de cette taille. J'ai mesuré la ligne médiane des planches, puis la distance entre les centres de deux planches côte à côte. En utilisant cette mesure, j'ai espacé les trous le long de la ligne verticale des planches pour créer un tableau carré de boîtes. Cela m'a fourni un peu d'espace sur le haut et le bas de la pièce, pour équilibrer la pièce horizontalement, deux planches vierges ont été ajoutées, une de chaque côté de la matrice. Percez les trous pour les canettes à l'aide de la scie cloche de 3", poncez le trou et testez la canette dans le trou pour tester l'ouverture. Collez les panneaux avec une petite quantité de colle à bois et serrez ensemble, laissez sécher pendant la nuit. Je voulais que les extrémités des boîtes soient uniformes et la base pour qu'elles dépassent de l'arrière du panneau de seulement 1 ". En utilisant des piles de morceaux de trous qui ont été percés dans les planches afin de niveler le panneau terminé face vers le bas de sorte que chacun puisse dépasser de 1" à l'arrière. À l'aide du pistolet à colle chaude, un cordon de colle a été placé autour de la base de chaque boîte en les fixant au panneau. Afin de donner à la pièce suffisamment de résistance pour que les panneaux ne se fissurent pas et ne se séparent pas lors de la manipulation, les planches ont également été attachées ensemble en haut et en bas avec une barre plate en aluminium et un morceau d'aluminium coudé. La barre plate pourrait être laissée de côté, mais je voulais de la force et j'ai été connu pour sur-ingénieur de temps en temps. Alignez d'abord la barre et l'équerre avec le bord du panneau, serrez puis percez un seul trou à travers l'axe vertical de chaque planche, un en haut et un en bas. Attachez-les ensemble avec les vis en laiton, les écrous et les rondelles. Pour ajouter de la force à cette application, un cordon de colle chaude sur toute la longueur des barres et des planches. J'ai également mis un petit cordon de colle chaude à la base de chaque écrou pour les maintenir en place; le cadre est prêt. Préparez ensuite les boîtes. L'intérieur des canettes était de couleur grise qui absorbait la lumière de la LED, afin d'obtenir plus de lumière pour frapper les lentilles et rebondir, cela a été accompli en peignant l'intérieur des canettes avec de la peinture marqueur. La raison du choix de la peinture marqueur était due à sa buse, qui est conçue pour pointer vers le sol afin que la buse soit droite, ce qui facilite la peinture de l'intérieur des pots. Je voulais aussi que les couleurs changent quelque peu alors j'ai choisi des couleurs rouge, vert, bleu, blanc et jaune; à cette époque, le look et la couleur ne m'étaient pas connus car mon ami était occupé à les fabriquer pendant que je construisais le cadre et l'électronique. Pour percer les trous dans les bidons, un foret standard créait une bavure, trop difficile à dégager et rendait également le trou oblong une fois ébavuré. En utilisant un foret étagé, le trou est propre car ce foret fraisera les bords du trou au fur et à mesure qu'il perce, créant un trou rond parfait de la bonne taille pour les LED. Ensuite, j'ai mesuré le diamètre de l'extrémité commerciale du DP-001 afin de pouvoir percer des trous dans le panneau pour qu'ils puissent y jeter un coup d'œil; choisi une taille de foret correspondante et a disposé un motif circulaire pour les trous. C'était pour garder la similitude constante avec les cercles. Avec toutes les boîtes peintes, percées et installées dans le cadre, il est temps de travailler sur l'électronique.

Étape 2: Conception électronique

Comprenez que je suis un novice en conception électronique, si certaines de mes interprétations sur le fonctionnement des composants sont incorrectes, veuillez publier un commentaire afin que le lecteur puisse y trouver la clarté. De plus, l'outil à dénuder était l'outil très précieux sur l'établi, il peut sauvez vos dents si c'est votre habitude, et peut sauver votre santé mentale en dénudant des centaines de fils; c'est un outil peu coûteux, mais un excellent outil. Avant d'ajouter toute l'électronique, il est préférable de créer un design puis de tester le fonctionnement du circuit. Le dessoudage n'est pas le moyen de progresser et vous pouvez ainsi gaspiller de nombreuses bonnes pièces. La première chose à faire est de calculer les valeurs des composants et de définir les besoins en énergie du circuit. Le premier composant est le détecteur de mouvement DP-001, qui a une plage de puissance requise de 4 V CC minimum à 15 V CC maximum, ce qui nous donne une belle plage de travail. Le circuit pilotera 65 LED et chaque LED est conçue pour tirer 20 mA de courant maximum. 65 x.020A = 1.3A (64 LED dans des boîtes et 1 pour une lumière d'alimentation), le courant nécessaire pour le DP-001 est de 45 microampères ou.000045A x 8 = 00036A, ce qui est une très faible exigence de puissance. I J'ai choisi un transformateur de puissance 12v 800mA DC, réalisant que je n'allais pas avoir toutes les LED allumées en même temps, et aucune ne sera jamais allumée très longtemps, cela a beaucoup de puissance. Maintenant que nous savons quelle puissance pilotera les LED, nous devons calculer la taille des résistances de limitation qui empêcheront les LED de s'éteindre tout en les gardant aussi lumineuses que possible. Il s'agit d'une tâche simple consistant à utiliser la loi d'Ohm pour déterminer la résistance dont chaque LED a besoin pour rester froide et lumineuse. Les spécifications de la LED indiquent que le courant maximum ne doit pas dépasser.020A (20mA), vous pouvez pousser cette valeur pour les rendre plus lumineuses si la durée "on" est suffisamment courte. En calculant la résistance nécessaire, prenez la tension et divisez-la par la valeur de courant max. 12v CC /.020mA = 600 ohms. Je voulais tirer le meilleur parti de chaque LED, donc une résistance de 470 ohms a été choisie. N'oubliez pas que les lumières ne seront pas allumées en continu, donc le risque de les brûler est faible, plus 470 est proche de 600. Pour vérifier la quantité de courant être tiré à travers la LED si nous utilisons une résistance de 470 ohms, nous divisons 12v par 470 ohms pour obtenir 0,0255mA, une différence de 0,0055mA, ce qui est négligeable. Les détecteurs de mouvement DP-001 ne peuvent absorber que 100ma de courant, entraînant ainsi les 64 Les LED d'un module ne fonctionneraient pas, de plus elles s'allumeraient toutes en même temps, ce qui serait moins efficace et un peu ennuyeux. Si nous divisons les 64 LED par 8 et utilisons 8 détecteurs DP-001 pilotant chacun 8 LED pour un courant total de 160ma par détecteur, c'est encore trop pour le DP-001 qui a une valeur de puits max de 100mA. La spécification 2N3906 dit qu'il peut descendre de 10 micro-ampères à 100 milli-ampères, mais je préférerais risquer un transistor plutôt que le module de détection de mouvement. Comment je choisis un transistor qui fonctionnera dans notre circuit: Il existe deux types de base de transistors de commutation que nous examinerons, un transistor NPN ou PNP. La désignation NPN et PNP décrit leurs portes et leur fonctionnement. J'ai choisi une résistance PNP à usage général, la 2N3906, elle n'aura pas à dissiper beaucoup de chaleur et convient bien à ce projet. Les transistors ont trois connecteurs appelés base, collecteur et émetteur. Ils sont allumés par une tension détectée à leur base, ce qui ouvrira la porte et permettra à plus de courant de circuler entre le collecteur et l'émetteur. La différence de fonctionnement entre NPN et PNP est que le NPN s'allumera si la base a un tension positive de 0,7 V ou plus et s'éteindra en dessous de cette valeur. Le PNP est polarisé en inverse et s'allume lorsque la base détecte une basse tension inférieure à 0,07 V et s'allume au-dessus de cette valeur. Les LED sont allumées en utilisant la borne du DP-001 pour allumer le transistor qui permettra au courant de circuler à travers les LED. Le DP-001 émet un « haut » à la borne de sortie et ira « bas » vers le négatif lorsqu'un mouvement est détecté. Un petit mot sur les transistors PNP et NPN, je n'entrerai pas dans la construction de ces composants, juste le fait qu'ils se comportent à l'opposé car polarisés à l'opposé. Le transistor NPN conduira le courant entre le collecteur et l'émetteur s'il y a une différence de valeur de tension positive entre la base et l'émetteur, tandis que le PNP conduira le courant entre le collecteur et l'émetteur si la base détecte une tension inférieure entre la base et l'émetteur. On ne peut pas utiliser un transistor NPN car il est commuté lorsqu'il y a un "high" sur sa base par rapport à son émetteur. N'oubliez pas que le DP-001 passe à "faible" lorsqu'un mouvement est détecté. J'ai donc choisi d'utiliser des transistors PNP car ils sont déclenchés par un "bas" sur la base par rapport à l'émetteur, permettant au courant de traverser le transistor lorsque la borne du DP-001 passe à "bas" avec la détection de mouvement IR. Le circuit ci-dessous est un circuit simple montrant comment le système fonctionnera, pour ajouter 7 autres détecteurs, résistances et LED, tout ce que nous avons à faire est de copier cette conception huit fois. Voici une partie de la logique qui est entrée dans le circuit conçu ci-dessous donc que cela fonctionne comme prévu et que les composants ne brûlent pas dans un nuage de fumée bleue. Nous n'avons pas besoin de courant pour traverser la sortie terminale du DP-001 et à travers la base du transistor 2N3906, nous avons seulement besoin d'un commutateur logique entre "haut" et "bas", pour réduire le courant à travers la base du transistor, ajoutez une résistance de 1k ohm (r1) à la sortie de la borne DP-001 et à la base du transistor 2N3906. Avant de lier l'anode LED au transistor, nous plaçons une résistance de limitation de courant (r2) avec une valeur de résistance de 470 ohms entre les deux composants. Lorsque le DP-001 ne détecte pas de mouvement, sa borne de sortie sera "haute" (Vdd) et cette valeur élevée sera détectée à la base de notre transistor, bloquant le flux de courant entre le collecteur et l'émetteur. Lorsque le DP-001 détecte un mouvement, la borne de sortie passe à "faible" (Vss) et le transistor s'allume et permet au courant de circuler entre le collecteur et l'émetteur, allumant la LED, la résistance de 470 ohms limitera la chaleur provoquant le courant à travers la LED.

Étape 3: Construire le circuit

Je suggère d'investir dans au moins une maquette de taille moyenne, c'est le bon outil pour un bricoleur de circuits. J'ai d'abord testé la conception simple en utilisant le DP-001, des résistances de limitation, un transistor de commutation et une LED. Lorsque cela a fonctionné comme prévu, j'ai construit le circuit de commutation avec les huit transistors et résistances et les ai tous branchés pour un test final.

Le circuit simple a été testé, lorsque le mouvement IR est passé devant le détecteur, la LED s'est allumée. À ce stade, il était temps de souder les fils à toutes les LED, puis de câbler tous les détecteurs avec leur sortie positive (rouge), négative (noir) et terminale (vert). Afin d'économiser de l'espace sur le circuit imprimé, j'ai placé la résistance de limitation de courant (r2) en ligne avec le fil qui était attaché au côté collecteur du transistor. Les photos ci-dessous montrent le circuit imprimé "fleur", remarquez les lignes jaune et rouge, chacune ayant une résistance de limitation de courant (r2) en ligne et recouverte de thermorétractable. Préparez maintenant les 64 LED avec tous leurs fils positifs et négatifs; c'est là que le marteau est utile pour soulager l'ennui, choisissez de vous casser un orteil car vous avez besoin de vos doigts pour terminer le travail. En branchant les huit détecteurs, transistors, LED, je les ai câblés sur la planche à pain, d'un geste de la main, huit LED s'allumaient puis s'éteignaient. Il était temps de tout câbler. Étant donné que chaque détecteur pilotera huit LED, j'ai créé un modèle de groupes de LED, en veillant à répartir les LED qui s'allumeraient par n'importe quel détecteur. Attachez tous les fils positifs d'un groupe de 8 LED ensemble. Maintenant, prenez les huit groupes de fils négatifs et reliez-les tous à la masse commune de l'alimentation. Chaque groupe de LED était clipsé sur le collecteur des transistors; positif et la masse était liée à la carte de circuit imprimé. Le côté émetteur des transistors était directement lié à Vdd et le côté collecteur lié à l'anode de la LED via la résistance de limitation tandis que la cathode de la LED était liée à la terre. Le test du circuit a fonctionné; la partie suivante consistait à coller à chaud toutes les LED dans leurs boîtiers, en maintenant un acheminement ordonné des fils. La fleur de circuit a été attachée à l'arrière du panneau du tableau à un support métallique avec à l'arrière des attaches zippées du panneau. Ensuite, j'ai lié chaque groupe de 8 LEDs positives au collecteur d'un transistor sur la fleur. Collez ensuite tous les détecteurs de mouvement dans les trous qui ont été percés plus tôt, assurez-vous d'utiliser une bonne gestion des fils afin d'éviter que le nid de fils ne vous échappe. Sur la face avant du panneau de matrice, j'ai collé à chaud les lentilles de Fresnel devant chaque détecteur. Une fois les lentilles de Fresnel en place, la sensibilité des détecteurs a été sensiblement augmentée. Le transformateur mural d'alimentation 12 V CC a ensuite été monté à l'arrière du panneau avec le fil positif lié à l'interrupteur et l'autre extrémité liée à la connexion positive de la fleur de circuit. Les fils de masse des détecteurs de fleurs et de mouvement étaient reliés à la masse commune du système. La rallonge était solidement attachée au transformateur avec des attaches pour éviter que toute traction sur le cordon ne coupe l'alimentation. L'interrupteur a été monté sur le bord arrière du panneau avec de la colle chaude. J'ai utilisé des sangles de routage de tuyaux pour accrocher cette pièce au mur (première image), elles étaient temporaires et ont été choisies pour conserver la similitude des cercles dans la conception globale. Ils ont déjà été échangés contre des anneaux en D et des butées de porte pour éloigner le panneau du mur. Cette pièce est très amusante à jouer, car un spectateur se déplace, des motifs de lumière dansent avec le mouvement. À l'avenir, je pourrais recâbler cette pièce en ajoutant un micro-contrôleur et en charlieplex les lumières créant des motifs sympas lorsqu'il n'y a pas de mouvement pendant un laps de temps spécifique.