RGB LED Fiber Optic Tree (alias Project Sparkle): 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Menemukan kamar Anda agak terlalu membosankan? Ingin menambahkan sedikit kilau padanya? Baca di sini cara mengambil LED RGB, menambahkan beberapa kabel serat optik, dan membuatnya BERSINAR!

Tujuan dasar Project Sparkle adalah untuk mengambil LED super terang ditambah beberapa kabel serat optik end-glow dan menghubungkannya ke arduino untuk menciptakan efek pencahayaan yang bagus. Ini adalah tiruan dari ubin/langit-langit bintang serat optik tetapi dipasang secara vertikal karena tidak dapat mengebor ke langit-langit saya dan tidak menggunakan iluminator pra-produksi untuk menyalakan kabel serat optik. Jadi sebenarnya ini adalah cara untuk mendapatkan efek serat optik yang keren tanpa berinvestasi dalam iluminator yang mahal. Menghubungkannya melalui LED ke arduino juga menambahkan untuk semua jenis penyesuaian dan penyempurnaan warna! Terbaik dari kedua dunia!Bahan: LED 10W - $5 - eBay. **Peringatan, ini sangat cerah. JANGAN melihat ini secara langsung saat aktif. Tempelkan di bawah kotak untuk pengujian atau penutup lain yang sesuai** Kabel cahaya ujung serat optik - ~$25-30 - Saya membelinya secara online dari TriNorthLighting. Kabel serat optik umumnya dijual dengan kaki di nomor untai yang berbeda di dalam kabel. Semakin sedikit untaian dalam kabel umumnya semakin tebal setiap kabel, yang berarti titik akhir yang lebih cerah secara keseluruhan. Periksa halaman ini untuk bagan praktis tentang nomor kabel versus lebar. Catu daya 12V, 2Amp - ~$10 - Saya punya satu tergeletak di sekitar. Bahan rahasia: Sebagian besar bagian ini adalah barang-barang yang akan dimiliki orang dan dapat digunakan kembali untuk proyek lain Arduino - $25-30 - Saya menggunakan papan tempat memotong roti Arduino Uno R3 - ~ $5 Besi solder - Mulai dari $10 hingga urutan komponen sirkuit yang lebih tinggi - masing-masing hanya berharga beberapa sen, masalah yang lebih sulit mungkin adalah di mana mendapatkannya saat ini Kawat, penari telanjang kawat, pemotong, dll. Tulle - $5 - dibeli dari kerajinan toko. Ini adalah bahan yang saya gunakan untuk menenun untaian serat optik di dinding

Langkah 1: Ikhtisar Komponen Sirkuit

Selain kabel dasar (dan LED) sirkuit kami memiliki dua komponen utama: transistor dan resistor. Transistor Jadi kami memiliki LED 10W, kabel daya, dan arduino. Tujuannya adalah untuk menghubungkan LED ke breadboard dan memasang arduino ke breadboard yang sama sehingga arduino dapat mengeluarkan suatu nilai dan LED akan menyala pada kecerahan tertentu (sesuai dengan nilai yang dikeluarkan oleh arduino). Masalahnya adalah, arduino hanya dapat memasok 5V, tetapi LED kami membutuhkan 12V (catatan: ini dapat berubah tergantung pada LED daya apa yang Anda gunakan). Di sinilah catu daya masuk. "Bagaimana kita akan menghubungkan arduino, LED, dan catu daya bersama-sama?!" Anda mungkin bertanya. Jawabannya adalah sihir. Keajaiban TRANSISTOR! Secara sederhana, transistor adalah penguat atau sakelar. Dalam hal ini kami menggunakannya sebagai sakelar. Ini akan terhubung pada satu pin ke arduino, pin lain ke catu daya, dan sepertiga ke LED. Ketika arduino mengirimkan arus melewati ambang batas tertentu, transistor akan 'menyala' dan membiarkan tegangan catu daya melewatinya, menyalakan LED. Ketika arus dari arduino tidak cukup, transistor tidak akan membiarkan catu daya melewatinya dan LED akan mati. Jenis switching transistor dikenal sebagai transistor switching atau junction. Ada banyak jenis berbeda yang tersedia yang memiliki sifat berbeda seperti tegangan yang dibutuhkan di pin, gain, dll. Saya mendorong siapa pun yang tertarik untuk membaca lebih lanjut tentang transistor untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang transistor. LED 10W memiliki total empat pin, di satu sisi tanah dan di sisi lain pin untuk setiap warna. Jika kita ingin dapat mengontrol setiap warna secara terpisah (agar dapat menampilkan kombinasi warna RGB), setiap warna harus memiliki transistornya sendiri, jadi kita membutuhkan total tiga transistor. Rincian lebih lanjut tentang transistor yang digunakan akan ada di langkah berikutnya. Resistor Sekarang kita telah mengetahui cara menyalakan LED, ada masalah lain. Semua kekuatan ini belum tentu merupakan hal yang baik! Kami tidak ingin korsleting LED, jadi resistor perlu ditambahkan ke dalamnya. Dari keempat pin pada LED, pin ground tidak memerlukan resistor karena hanya akan ground. Tetapi tiga pin warna akan membutuhkan setidaknya satu resistor, dan karena warna yang berbeda menarik voltase yang berbeda, mereka belum tentu memiliki resistansi yang sama. "Bagaimana kita bisa mengetahui nilai-nilai ini?!" Anda mungkin bertanya. Nah jawabannya adalah MAGIC. Keajaiban MATEMATIKA! (baca itu layak, saya berjanji …)

Langkah 2: Menghitung Komponen Sirkuit

Jenis transistor Seperti yang dikatakan pada langkah sebelumnya, transistor yang digunakan di sini adalah jenis switching. Jenis transistor khusus apa yang dibutuhkan dalam suatu rangkaian tergantung pada apa yang dibutuhkan rangkaian tersebut, tetapi dalam rangkaian ini transistor 2N2219 cocok. Catatan, Anda dapat menggunakan transistor selain 2N2219, asalkan memiliki spesifikasi yang tepat untuk rangkaian yang Anda kerjakan. (Transistor 2N2222 yang lebih umum juga harus sesuai) Tergantung pada jenis transistor, tiga pin pada transistor akan menjadi "emitor, basis, kolektor" atau "gerbang, sumber, tiriskan." Tipe 2N2219 adalah yang pertama. Ada banyak jenis bodi transistor, jadi untuk menentukan pin mana yang sesuai dengan emitor, basis, dan kolektor, inilah saatnya untuk berkonsultasi dengan lembar spesifikasi Anda! Transistor juga membutuhkan dua resistor. Satu menghubungkan basis transistor ke arduino - ini dapat berupa nilai apa pun, umumnya sekitar 1kΩ. Ini digunakan agar setiap arus palsu dari arduino tidak akan menyebabkan transistor terpicu dan secara tidak sengaja menyalakan lampu. Resistor kedua yang diperlukan menghubungkan basis ke ground dan umumnya bernilai besar seperti 10kΩJenis resistor Untuk menghubungkan catu daya ke LED kita harus menggunakan beberapa resistor. Setiap warna pada LED memiliki input tegangan yang dibutuhkan berbeda. Nilai spesifik tergantung pada LED yang Anda gunakan, tetapi untuk LED 10W standar, nilai ini kemungkinan akan berada dalam kisaran yang tepat: Merah - 6-8 V Hijau - 9-12 V Biru - 9-11 V Arus yang dibutuhkan oleh LED: 3 miliAmp (mA) Tegangan catu daya: 12 V Jadi situasinya adalah: kami menggunakan catu daya 12 V untuk menyalakan LED dan setiap warna harus menerima tegangan kurang dari itu. Kita perlu menggunakan resistor untuk mengurangi tegangan yang dilihat oleh setiap warna pada LED. Untuk menentukan nilai hambatan diperlukan waktu untuk berkonsultasi dengan Hukum Ohm. Misal untuk warna merah: Voltage = Current * Resistance…. Tulis ulang ke Resistansi = Tegangan (drop) / Resistansi Arus = 4 V / 0,3 A = 13,3Ω (Nilai 4 V berasal dari 12V (catu daya) - maksimum kisaran merah (8 V)) Kami belum selesai. Bergantung pada jenis resistor Anda (yaitu ukurannya) hanya sejumlah daya tertentu yang dapat dihamburkan olehnya. Jika kita menggunakan resistor yang tidak dapat membuang daya yang cukup, kita akan membakarnya. Rumus untuk menghitung daya melintasi resistor berasal dari hukum Ohm: Daya = Tegangan * Arus. Daya = 4V * 0,3 A = 1,2 W Ini berarti kita membutuhkan resistor 13,3Ω, 1,2 W (setidaknya) untuk memastikan LED kita aman. Masalahnya adalah, resistor yang paling umum datang dalam 1/4 W atau kurang. Apa yang harus dilakukan?! Menggunakan keajaiban pengaturan resistor secara paralel, kami dapat memperbaiki masalah ini. Dengan menggabungkan empat (1/4 W) resistor secara paralel, disipasi daya total bertambah hingga 1 W. (Idealnya kami akan menambahkan lima resistor secara paralel, tetapi karena 1,2W hanya akan terlihat ketika dinyalakan secara maksimal, dan gen kami menggunakan sedikit lebih sedikit). Menambahkan resistor secara paralel menyebabkan resistansinya berkurang secara proporsional (artinya jika kita menggabungkan empat resistor 13,3 secara paralel, resistansi total hanya akan ~3) Untuk mendapatkan resistansi dan disipasi daya yang tepat, kita dapat menggabungkan empat resistor 68 1/4W di paralel. Kami mendapatkan angka ini dengan mengalikan 13,3Ω dengan empat, yaitu ~53Ω dan kemudian mengambil nilai standar tertinggi berikutnya untuk sebuah resistor. Secara keseluruhan: untuk memberi daya pada warna merah kita perlu menggunakan salah satu resistor 13.3Ω 1W, atau empat resistor 68Ω 1/4W secara paralel. Untuk menghitung resistansi yang dibutuhkan untuk warna lain menggunakan proses yang sama. Ringkasan komponen rangkaian yang dibutuhkan: transistor 3 x 2N2219 3 x 1kΩ resistor 3 x 10 kΩ resistor Merah: 4 x 68Ω resistor 1/4 W Biru: 4 x 27Ω 1/ Resistor 4W Hijau: 4 x 27 resistor 1/4W

Langkah 3: Skema Sirkuit / Membangun Sirkuit

Setelah melalui perhitungan dan mengumpulkan semua bagian yang diperlukan, inilah saatnya untuk menyatukannya!

Pertama-tama ambil catu daya Anda dan putuskan koneksi apa pun yang ada di ujungnya dan isolasi kabel daya dan kabel ground. Tambahkan kabel ground ke salah satu rel papan tempat memotong roti. Solder kabel listrik ke solder resistor yang diperlukan ke LED. Kemudian buat sirkuit seperti yang ditunjukkan pada diagram sirkuit. Perhatikan bahwa semua ground di sirkuit (arduino ground, transistor ground, power supply ground), harus dihubungkan bersama dalam beberapa cara.

Langkah 4: Kode Arduino

Kami hampir sampai! Saatnya menghubungkan sirkuit kita ke arduino.

Kode di sini hanya menjalankan LED RGB melalui siklus warna (yaitu memeriksa seluruh pelangi). Jika Anda terbiasa dengan arduino maka ini tidak terlalu rumit. Kode ini awalnya tidak ditulis oleh saya, tetapi sejujurnya saya tidak dapat mengingat dari mana saya mengunduhnya; itu adalah sumber terbuka. Jika saya ingat atau jika ada yang tahu sumbernya, saya akan dengan senang hati mengutipnya. Sketsa ditempel di bawah. Pastikan saja nilai pin pada sketsa sesuai dengan pin pada arduino yang digunakan untuk terhubung ke LED. Semua kode yang dilakukan adalah mengirim nilai individual (dari 0 hingga 255) ke masing-masing pin warna LED. Jika Anda ingin warna tertentu muncul, lihat bagan warna RGB //Menjalankan LED RGB melalui siklus roda warna int brightness = 0; // seberapa terang LED. Nilai maksimum adalah 255 int rad = 0; #define RED 10 #define BLUE 11 #define HIJAU 9 void setup() { // nyatakan pin sebagai output: pinMode(RED, OUTPUT); pinMode(HIJAU, KELUARAN); pinMode(BIRU, OUTPUT); } //dari 0 hingga 127 void displayColor(uint16_t WheelPos) { byte r, g, b; switch(WheelPos / 128) { kasus 0: r = 127 - WheelPos % 128; //Merah turun g = WheelPos % 128; // Hijau ke atas b = 0; // istirahat biru; kasus 1: g = 127 - WheelPos % 128; //hijau turun b = WheelPos % 128; //biru ke atas r = 0; //merah istirahat; kasus 2: b = 127 - WheelPos % 128; //biru bawah r = WheelPos % 128; //merah naik g = 0; //hijau istirahat; } analogWrite(RED, r*2); analogWrite(HIJAU, g*2); analogWrite(BIRU, b*2); } void loop() { displayColor(rad); penundaan (40); rad = (rad+1) % 384; }

Langkah 5: Menambahkan Kabel Serat Optik

Bahkan jika Anda tidak menyelesaikan langkah ini, hal yang menyenangkan adalah sekarang kami memiliki LED RGB yang luar biasa, cerah, dan dapat disesuaikan sepenuhnya. Saya memilih untuk menggabungkannya dengan serat optik, tetapi Anda benar-benar dapat melakukan apa pun yang Anda inginkan! Membuat sorotan manis? Nyalakan bola disko? Begitu banyak kemungkinan!

Saya awalnya membeli lima kaki dari 50 serat untai, 10 kaki dari 12 serat untai, dan 5 kaki dari 25 serat untai. Saya akhirnya memotong panjangnya menjadi dua sehingga saya memiliki lebih banyak bintik meskipun kabelnya sendiri lebih pendek. Saya memilih untuk membuat pohon karena saya tidak bisa memasangnya di dinding. Tulle direkatkan ke dinding melalui semen karet (tulle cukup ringan, jadi selotip mungkin cukup). Serat benang melalui tulle menjadi pohon seperti pola. Menggunakan kaleng soda kosong/kering LED ditempatkan di bagian bawah, dan serat ditambahkan ke atasnya. Masalah terbesar saat ini adalah mencoba memastikan cahaya menembus serat, bukan hanya keluar melalui bagian atas kaleng soda. Membungkus serat dengan erat dalam foil dapat membantu, tetapi saya sarankan untuk mencoba pengaturan apa pun yang menurut Anda berhasil. Letakkan semua bagian ini bersama-sama dan kami memiliki pohon kami!

Langkah 6: Waktu Pesta

Tidak ada yang tersisa untuk dilakukan selain meredupkan lampu, menyalakan arduino, dan menikmati cahaya dari pengaturan serat optik baru kami!

Saya telah melampirkan video pengaturan juga. Terlihat lebih baik secara langsung, tetapi Anda dapat melihatnya perlahan-lahan bergerak melalui roda warna.