Анимациялық көңіл -күй мен түнгі жарық: 6 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Жарыққа деген құмарлықпен мен кез келген көлемдегі RGB жарық дисплейлерін жасауға болатын шағын модульдік ПХД таңдауын құруды шештім. Модульдік ПХД жасай отырып, мен оларды алтыбұрышқа бөліп, 3D дисплейін құру идеясына тап болдым, оны қарапайым жатын бөлмесіндегі түнгі жарықтан бастап үстелге отыруға болмайтын көңіл -күй жарығына дейін жасауға болады. жоғары деңгейдегі мейрамханада.

Әрине, сол принциптерді қолдана отырып, басқа пішіндерді де жасауға болады.

Міне, қазіргі уақытта жарықта жұмыс істейтін кейбір анимациялар.

• Өрт
• Жаңбыр
• Жылан (ретро)
• Өмір туралы ойын
• Толқындық тербелістер
• Маяк
• Айналмалы өрнектер (шаштараз дүкені)

Жарық қазіргі уақытта екі өлшемде жасалады - Кіші (96 жарықдиодты) және Үлкен (384 жарықдиодты), бірақ оны қажетінше үлкейтуге болады.

Жабдықтар

WS2812B жарық диоды - AliExpress

ПХД - ALLPCB

3мм қара лазермен кесілген пластик - пластикалық парақ жеткізушісі

Ақ түсті 3D басып шығару жіпшесі - Amazon

Электрондық компоненттер - Фарнелл / Ньюарк

M3 болттар мен бұрандалы аралықтар - Amazon

Пісіру темірі

Тостер пеші - бетіне орнатылатын компоненттерді жинау

1 -қадам: ПХД панельдері

Саяхаттың басында мен бірнеше светодиодты пикселдерді орналастыратын және қосымша сымдар мен қосқыштарды қажет етпестен қарапайым түрде біріктіруге болатын шағын ПХД -ді алғым келді. Мен WS2812B светодиодтарын шынжырмен байланыстыруға, содан кейін тізбекті келесі ПХД -ге беруге мүмкіндік беретін өте қарапайым дизайнды ойлап таптым.

Мен келесі пиксельдік өлшемдері бар үш ПХД жасадым.

• 1 x 8 - 9 мм x 72 мм
• 4 x 4 - 36 мм x 36 мм
• 8 x 8 - 72 мм x 72 мм

Бұл жоба үшін шамдарды жасау үшін тек 4x4 және 8x8 тақталар қолданылады.

Светодиодтар X және Y өлшемдерінде 9 мм торға орналастырылған, олар өте тығыз тоқылған, бірақ ПХД жиектерінің қосқыштарын ескеру кезінде жұмыс жасауға жеткілікті орын береді. ПХД бір -біріне қосылған кезде 9 мм жарық диодты тор сақталатын етіп жасалған. ПХД бір -бірінен екіншісіне ағынды дәнекерлеу арқылы қосылады.

Әрбір светодиодта электрлік ажыратуға арналған 100nF конденсаторы бар және сұраныс бойынша жарық диодты токпен қамтамасыз етуге көмектеседі.

Светодиодты және шеткі коннектордың орналасуын суреттеу үшін үстіңгі мыс пен төменгі мыс қабаттарынан тұратын 4х4 пиксельді тақтаның схемасы көрсетілген. Жібек экранға қосқыштар арасындағы деректерді беру бағытын түсінікті ету үшін белгілер қосылды.

Сондай-ақ, тақталарда орнатуды жеңілдету және тақталар арасындағы байланыстарды күшейту үшін 18 мм-ден 18 мм-ге дейінгі қадамда M3 бекіту тесіктері бар.

Көрсетілгендей 3 мм сүтті ақ акрилді лазерлік кесінді қосу жарық диодтарына жағымды әсер етеді.

Тақталар трафареттің көмегімен астыңғы жастықтағы мыстан жасалған тіректерге дәнекерленген пастаны қолдану арқылы шығарылды. Содан кейін мен дәнекерлеуішті пеште пісірмес бұрын, оның бағыт -бағдарын тексеретін тақтаға қойдым. Мен PCB өндірісінің арзан түрін осы басқа нұсқаулықтар жиынтығында қарастырдым.

Ескерту - ПХД дайындау үшін тағамға қолданылатын пешті ПАЙДАЛАНБАҢЫЗ, себебі бұл ластанған тағамға әкелуі мүмкін. Мен PCB тостер пешін eBay -де 10 фунт стерлингке ($ 15) алдым.

2 -қадам: ПХД бақылау

Жарықдиодты жарықтандырылған кезде мен светодиодты микроконтроллерден басқару мүмкіндігін алғым келді. Мен Arduino наносын қолдануды бастадым, бұл өте жақсы жұмыс істеді, бірақ мен жарыққа қосымша функционалдылық қосқым келді, сондықтан Arduino тақтасына кіру қиынға соқты. Сондықтан мен жарықты басқаратын басқа теңшелетін ПХД құруды шештім.

Міне мен басқарушы тақтаға қосқан кейбір мүмкіндіктер.

• ROM мен жедел жады бар жоғары жылдамдықты микроконтроллер.
• Светодиодтарды жаһандық түрде қосуға және сөндіруге мүмкіндік беретін FET логикалық деңгейі - бұл қуатты қосқанда және қуаты аз жұмыс кезінде пайдалы.
• Светодиодты басқару үшін микроконтроллерден 3V3 сигналын 5 В -қа түрлендіру үшін жоғары жылдамдықтағы буфер.
• Пайдаланушыға жарықты басқаруға мүмкіндік беру үшін ауысыңыз.
• Фото транзистор - жарық диодтарының жарықтығын қоршаған жарық деңгейіне сәйкес масштабтау үшін.
• Қуат көзінің мониторингі - біз қуат көзінен артық ток тартпағанымызға көз жеткізу үшін.
• Bluetooth қосқышы - HC05/HC06.
• WIFI қосқышы - ESP8266.
• I2C қосқышы.
• Болашақ кеңейту коннекторы.

Тақтаның схемасы мыс пен үстіңгі және астыңғы қабаттарда көрсетілген. Қосылған BillOfMaterials құжатында бақылау ПХД мен орнатқан компоненттер тізімделген.

Жарық сенсоры дизайн үшін өте маңызды, себебі WS2812B светодиодтарының жарықтығы өте тез қарауға және тіпті толық жарықтықта ауыртпалықты алуға мүмкіндік береді. Жарық сенсорының болуы жарық диодты жарықтандыруды автоматты түрде масштабтауға мүмкіндік береді, яғни дисплей әрқашан жағымды көрінеді. Жарық сәулелі бөлмеде жарық, бірақ қараңғы бөлмеде түнгі жарық ретінде қарау ыңғайлы.

Тағы да тақтаны салу үшін дәнекер пастасы трафарет көмегімен қолданылды, оның компоненттері пинцетпен қолмен орналастырылды, содан кейін менің сенімді тостер пешімде пісірілді.

ПХД 5В тұрақты ток көзінен қоректенеді, ол тікелей PSU желісінен немесе 2А USB зарядтағыш розеткасы арқылы жеткізілуі мүмкін.

Сондай -ақ, менің Arduino -ды қолданудың бұрынғы әрекеті көрсетілген.

3 -қадам: 3D басып шығарылған қаңқа

Мен бастапқыда диффузор ретінде пластикалық пластикалық парақтарды пайдаланып ойыншық жасадым, бірақ бұл панельдердің әрқайсысының арасында өте жақсы бос орын қалдырды. Мен айналадағы диффузорды 3D басып шығаруды аяқтадым, бұл маған алты жарықдиодты ПХД үшін жақсы жіксіз қаптаманы жасауға мүмкіндік берді. Бұл сонымен қатар диффузордың қалыңдығын едәуір төмендетуге мүмкіндік берді, бұл жалпы дисплейді әлдеқайда айқын етеді.

Ішінде алты жарықдиодты ПХД 3D басып шығарылған қаңқаның көмегімен біріктірілген. Бұл қаңқа дисплейдегі әр түрлі M3 тесіктерге еніп, оларды жақсы алтыбұрышты үлгіде ұстайды.

3D басып шығарылған қаңқасында сонымен қатар басқару тақтасын жоғарғы лазерлік кесу панеліне жақын орнатуға мүмкіндік беретін саңылаулар бар, бұл қосқышқа қол жеткізуге мүмкіндік береді және жарық сенсоры сыртқы жарық деңгейін жақсы оқиды.

Тақталар қаңқа мен диффузордың арасында орналасқанда, мен ПХД қосқыштар арасындағы дәнекерлеу арқылы тақталарды оңай дәнекерлей аламын. Мен ең алыс төсемге дәнекерлеуді қосудан бастаймын, содан кейін жарықты оның шетінде айналдыра отырып, дәнекерлеуді іргелес жастыққа ағызу әрекетін жасауға көмектесемін. Үш қосылымды қайталаңыз, содан кейін қосылымды қосу үшін келесі тақтаға өтіңіз. ПХД арасындағы алтыншы қосылуда мен деректер байланысын қоспай, тек қуат пен жер рельстерін бекітемін. Бұл әр тақтаға сақиналы магистраль сіздің үйіңіздің ішкі электр сымдары үшін қалай жұмыс істейтініне ұқсас қуат жинау үшін екі айналмалы ток жолын ұсынады.

Сондай -ақ, 3D -принтердің көмегімен лазермен кесілген жоғарғы және төменгі панельдерді жақсы ұстауға мүмкіндік беретін бірнеше аралықтар бар.

3D принтерінің файлдары Sketchup көмегімен жасалған және дереккөз бекітілген.

4 -қадам: Үстіңгі және астыңғы жағын лазермен кесіңіз

Лазерлік кесу бөлшектері болттарды орнату үшін дұрыс жерде тесіктері бар алтыбұрышты пішіндер.

Жоғарғы панельде жарық сенсоры үшін кішкене тесік және басқыш үшін тағы бір үлкен тесік бар. Төменгі панельде USB қуат кабеліне арналған тесік, сонымен қатар кабельдің кернеуін жеңілдету үшін галстук таспасын қолдануға мүмкіндік беретін екі кішкене тесік бар.

Бұл бөліктерге арналған сызбалар алдыңғы қадамда Sketchup файлына енгізілген.

5 -қадам: микробағдарлама

Мен негізгі микроконтроллер ретінде PIC24FJ256GA702 құрылғысын таңдадым, себебі ол 32 МГц жиілікте өте жылдам жұмыс істейді, оның ішкі осцилляторын қолдана отырып, жақсы анимация жасауға арналған көптеген бағдарламалық жады мен жедел жады бар.

Микробағдарламаны әзірлеу үшін мен Flowcode қолдандым, себебі ол кодты модельдеуге және жөндеуге мүмкіндік берді, бұл жоғары жылдамдықта жұмыс істейтін жақсы тиімді кодты шығаруға көмектесті. Flowcode 30 күн бойы толығымен құлыптан босатылады, содан кейін сіз сатып алуды таңдай аласыз немесе қайтадан сынаққа жазыла аласыз. Сондай -ақ, жол бойындағы кез -келген қабырғаға соғуға көмектесуге дайын онлайн -қауымдастық бар. Бұл барлық бағдарламалық жасақтаманы Arduino IDE немесе ұқсас құралмен жасауға болатынын айтсаңыз, сіз модельдеу мүмкіндігін жоғалтасыз.

Мен басқару PCB бортында PIC бағдарламалау үшін PICkit 3 қолдандым. Мұны Flowcode -ке біріктіруге болады, сондықтан ол Arduino -да жүктеу түймешігіне ұқсас PICkit арқылы тышқанды бір шерту арқылы құрастырады және бағдарламалайды.

Мен таңдаған микроконтроллерде борттық EEPROM жоқ еді, бұл бастапқыда проблема болды, себебі мен қазіргі таңда анимация режимін сақтағым келді. Дегенмен, ол қолданушыда бағдарламаланатын флэш -жадыға ие болды, сондықтан мен бұл функцияға айналма жолмен қол жеткізе алдым.

Мен жасаған Flowcode бағдарламасы бекітілген. Сипаттар терезесі пайдаланылатын дисплей тақтасының өлшемін таңдауға мүмкіндік береді. яғни 4x4 немесе 8x8 және бұл светодиодтардың саны сияқты параметрлердің жүктелуін орнатады, олар әр түрлі анимацияларды басқарады, осылайша бір дисплей өлшемінде бір бағдарламаны қолдануға болады.

Жарық үшін пайдаланушы интерфейсі өте қарапайым. Қосқышты үш секундтан аз басып тұрыңыз, сонда жарық келесі режимге өтеді. Әр режимді бастамас бұрын әр LED тақтасында режим индексі көрсетіледі. Қосқышты үш секундтан артық басып тұрыңыз, сонда шам өшеді. Коммутаторды тағы бір рет басу жарығын қосады және алдыңғы таңдалған режимге қайтарады. Жарықтан қуаттың жоғалуы қосылу/өшіру күйін қосқанда, қуат қалпына келтірілген кезде жарық ағымдағы жұмысын жалғастырады.

Міне, қазіргі уақытта микробағдарламамен жарық жасай алатын әр түрлі анимациялық режимдер.

1. Түсті жағу - сақиналардағы аралас түстер
2. Өмір ойыны - өмір формасына негізделген модельдеу
3. Айналдыру үлгілері - 2, 3 немесе 4 түсті анимациялық үлгілер
4. Толқын генераторы - түрлі түсті синусоидалар
5. Бекітілген түс - түсті айналдыратын алты жеке панель
6. Көлеңке - Панельдің анимациялық түстері Барлығы/Жеке
7. Маяк - айналмалы бір панель
8. Сақиналар - анимациялық көлденең сақиналар
9. Өрт - анимациялық өрт әсері
10. Жаңбыр - Анимациялық түсті жаңбыр әсері
11. Фейерверк - анимациялық түсті отшашудың әсері
12. Жылжыту - анимациялық айналдыру әсері
13. Жылан - анимациялық ретро жыландар шайқасы
14. Жыландар - Анимациялық айналмалы жыландар
15. Кездейсоқ - баяу ауысумен 1 -ден 14 -ке дейінгі режимдер (шамамен 60 секунд)
16. Кездейсоқ - жылдам ауысумен 1 -ден 14 -ке дейінгі режимдер (шамамен 30 секунд)

Әр режимде анимация жылдамдығы мен басқа параметрлерді қосқанда бір немесе бірнеше рандомизацияланған элемент бар. Кейбір режимдерде динамикалық анимацияға мүмкіндік беретін уақыт өте келе өзгеруі мүмкін кездейсоқ элементтер бар. Мысалы, өртте жанармайдың рандомизацияланған мөлшері бар, ол әр циклге қосылады, бұл мөлшердің бекітілген жоғарғы және төменгі шектері бар. Уақыт өте келе бұл шектеулер өрттің қарқындылығын дисплейге немесе раковинаның төменгі пикселіне дейін толтыруына мүмкіндік беретін ұлғаюы немесе төмендеуі мүмкін.

6 -қадам: байланыс

Басқару тақтасы қуат көзіне USB A кабелі немесе тұрақты ток розеткасы арқылы қосылады, екеуін де eBay сияқты сайттарда өте төмен бағамен сатып алуға болады.

Басқару тақтасы дисплей тақтасының жалғанбаған IN ұяшығына қол жетімді жиек коннекторы мен стандартты 3-жолдық серво таспалы кабель арқылы қосылады.

Содан кейін үстіңгі және астыңғы лазерлі кескіш тақталар М3 табанның болттарының және М3 бұрандалы аралықтардың көмегімен қалыпта ұсталады.

Болашақ жаңартулар

Bluetooth мен WIFI -ді басқару тақтасына қосу мүмкіндігіне ие болу ITTT сияқты онлайн қызметтері арқылы анимациялық жаңартулар мен Amazon Alexa сияқты нәрселермен интеллектуалды интеграция сияқты болашақ жаңартуларға мүмкіндік береді. Бұл мен қазір зерттеп жүрген нәрсе.

Ақылды көмекшімен сөйлесу арқылы шамның түсін, анимация режимін орнатуға немесе тіпті мәтіндік хабарды көрсетуге болады.

Менің құрылысыма қарағаныңыз үшін рахмет, мен сізді менің ізіммен жүруге немесе ұқсас нәрсені жасауға шабыттандырдым деп үміттенемін.

«Жарқырайды» конкурсында екінші орын