Muatan Array Cahaya: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Ini adalah susunan kaleng makanan anjing kosong, masing-masing dengan satu lampu LED di dalamnya dan lensa berwarna pada bukaannya. LED dikendalikan oleh detektor gerakan yang dipicu oleh interaksi dari pemirsa. Dengan menggunakan LED sebagai sumber cahaya untuk setiap kaleng, kebutuhan dayanya rendah. Rangkaian menggunakan sejumlah kecil komponen untuk menggerakkan LED, dan instruksi ini akan menjelaskan secara rinci bagaimana menggunakan detektor gerakan, transistor, resistor, dan LED untuk membuat pertunjukan cahaya interaktif. Saya seorang pemula di bidang elektronik dan baru saja membuat desain sirkuit pertama saya dan membangun proyek ini dengan sukses. Siapa pun yang tertarik dengan elektronik dapat dengan mudah mencapai tingkat keahlian saya sebagai pemula yang sukses dengan membaca dan melakukan, satu-satunya kebijaksanaan yang saya pelajari adalah jika Anda mampu membeli alat yang lebih baik, itulah caranya. Sebagai seorang seniman, saya benar-benar tidak ingin mempromosikan satu toko atau produk di atas yang lain, tetapi komunitas saya tidak memiliki pilihan toko terbaik di mana saya dapat menemukan komponen elektronik yang bagus, jadi saya mencantumkan Radio Shack sebagai "Gubuk", ganti dengan toko atau pemasok favorit Anda. Komponen: 64 kaleng makanan anjing (dicuci)32 LED hijau 10mm Super terang (www.evilmadscientist.com)32 LED biru 10mm Super terang (www.evilmadscientist.com)Kabel pengait 50' (Suplai elektronik, tebakan karena saya tidak menghitung penggunaan)10 panel cedar (Toko perangkat keras)2 bilah sudut aluminium (Toko perangkat keras)2 batang aluminium tebal 1/16 inci (Toko perangkat keras)8 1/4 w resistor 1K (gubuk)8 transistor PNP (Gubuk)8 Detektor Gerak DP-001 (www.glolab.com)8 lensa Fresnel (www.glolab.com)5' heat shrink tubing (untuk prod akhir profesional uct, warna terkoordinasi keren)1 9V 800ma power supply (Gubuk)1 sakelar (Gubuk)1 PCB bulat (Gubuk)31 kuningan #8 sekrup (Toko perangkat keras)31 kuningan #8 mur (Toko perangkat keras)31 ring kuningan #8 (Toko perangkat keras)32 lensa kaca (Ide awalnya adalah untuk kertas, vellum, dan mika atau bentuk apa pun sebagai penutup siluet)1 Kabel ekstensi Alat: Pistol lem panas (lebih baik dari selotip) Penari telanjang kawat (tidak bergantung pada gigi, alat yang digambarkan di sini adalah alat terbaik untuk pekerjaan itu)besi solder (jangan menipu diri sendiri di sini, saya menjadi lebih baik dengan besi yang lebih baik)solder (fluks)Pistol panas (hanya diperlukan jika Anda panas menyusutkan solder kawat Anda)bantuan tangan (opsional tetapi sangat disarankan)kaca pembesar (opsional)Breadboard (opsional, tetapi alat yang diperlukan untuk siapa pun yang serius tentang desain sirkuit elektronik)1 resistor 39K (pemrograman sensitivitas DP-001)1 resistor 2,7K (pemrograman DP-001)1 bor1 mata bor multi-ukuran (harus lebih dari mata bor standar)1 obeng1 palu (opsional, menghancurkan jari kaki menghilangkan kebosanan dan ted kekuatan menyolder 64 LED dengan 128 kabel)1 Kaliper atau timbangan1 lem kayu2 klem sekrup panjang Catatan listrik: Vcc = sumber positifVdd = FET positif, catu daya memberikan positif ke detektor, transistor NFET pada DP-001 menghasilkan nilai positif di terminal kami menyebutnya VddVss = sumber negatif. Sebagai seorang seniman yang bekerja terutama dalam minyak dan baru-baru ini dalam karya yang lebih berteknologi tinggi, saya juga ingin memasukkan sedikit warna hijau ke dalam pekerjaan saya. Saya memiliki dua anjing pug dan mereka sepertinya suka makan setiap hari, yang menyebabkan limbah dari wadah makanan, jadi saya mulai menyimpan kaleng untuk beberapa proyek masa depan yang saya tahu akan saya buat ketika saya memiliki koleksi yang lebih besar. Teman seniman lain, yang bekerja di fused glass, menyebutkan bahwa ada pertunjukan juri yang bertema "kolaborasi", dan kami memutuskan untuk mengerjakan sebuah karya seni bersama. Itu adalah kesempatan sempurna untuk menggunakan kaleng makanan anjing yang tinggal di garasi saya. Dengan begitu banyak kaleng, jelaslah bahwa karya itu harus berbentuk semacam susunan, yang diterangi oleh gerakan penonton. Kami bertemu di sebuah kedai kopi lokal dan saya menyusun rencana saya, nama karya tersebut dibuat sealami alam itu sendiri, susunan cahaya menggunakan muatan listrik. Berikut adalah deskripsi singkat tentang pekerjaan dan proses pembuatan karya seni ini.

Langkah 1: Membangun Bingkai

Panel cedar ditemukan di toko perangkat keras lokal dan dirancang untuk melapisi lemari. Biayanya murah $23 dolar untuk 12 papan; mereka sempurna untuk proyek tersebut. Mereka juga dipilih untuk warna dan bentuk dengan manfaat tambahan dari sedikit aroma cedar.

Pertama permukaan papan diampelas dan dilapisi dengan Varithane datar untuk mencegahnya menarik minyak dan kotoran melalui penanganan, dan untuk menonjolkan warna cedar. Papan memiliki lebar 3,75" dan panjang 48", cocok untuk matriks agar sesuai dengan lebar dan tinggi papan yang menciptakan jarak sempurna untuk matriks persegi. Diameter kaleng makanan anjing adalah 3" dan menemukan lubang gergaji ukuran ini mudah. Saya mengukur garis tengah papan dan kemudian jarak antara pusat dua papan berdampingan. Dengan menggunakan pengukuran ini saya memberi jarak lubang di sepanjang garis vertikal dari papan untuk membuat susunan kaleng persegi. Ini memberi saya beberapa ruang di bagian atas dan bawah potongan, untuk menyeimbangkan potongan secara horizontal, dua papan kosong ditambahkan, satu di setiap sisi matriks. Bor lubang untuk kaleng menggunakan gergaji lubang 3", ampelas lubang dan uji kaleng di lubang untuk menguji bukaan. Rekatkan panel dengan sedikit lem kayu dan klem bersama-sama, biarkan kering semalaman. Saya ingin ujung kaleng menjadi rata dan alasnya sehingga mereka akan menonjol melalui bagian belakang panel hanya 1". Menggunakan tumpukan potongan lubang yang dibor dari papan untuk meratakan panel yang sudah selesai menghadap ke bawah sehingga masing-masing dapat menonjol 1" melalui bagian belakang. Menggunakan pistol lem panas, manik-manik lem ditempatkan di sekitar dasar masing-masing kaleng untuk mengamankannya ke panel. Untuk memberikan kekuatan yang cukup agar panel tidak retak dan terpisah saat ditangani, papan juga diikat di bagian atas dan bawah dengan batang aluminium datar dan sepotong aluminium miring. Bilah datar bisa ditinggalkan, tetapi saya menginginkan kekuatan dan telah dikenal sebagai insinyur yang berlebihan dari waktu ke waktu. Pertama-tama gariskan bar dan braket sudut dengan tepi panel, klem lalu bor satu lubang melalui garis tengah vertikal setiap papan, satu di atas dan satu di bawah. Ikat mereka bersama-sama dengan sekrup kuningan, mur dan ring. Untuk menambah kekuatan pada aplikasi ini, manik-manik lem panas di sepanjang batang dan papan. Saya juga meletakkan manik lem panas kecil di dasar setiap mur agar tetap di tempatnya; bingkai sudah siap. Selanjutnya siapkan kaleng. Bagian dalam kaleng berwarna abu-abu yang menyerap cahaya dari LED, agar lebih banyak cahaya yang mengenai lensa untuk memantul, hal ini dilakukan dengan mengecat bagian dalam kaleng dengan cat spidol. Alasan dipilihnya cat marker adalah karena nozelnya yang didesain mengarah ke bawah sehingga nozelnya lurus sehingga memudahkan pengecatan bagian dalam kaleng. Saya juga ingin warnanya agak bergeser jadi saya memilih warna merah, hijau, biru, putih dan kuning; saat ini tampilan dan warnanya belum saya ketahui karena teman saya sedang sibuk membuatnya sementara saya membuat rangka dan elektroniknya. Untuk mengebor lubang di kaleng, bor standar menciptakan duri, yang terlalu sulit untuk dibersihkan dan juga membuat lubang menjadi lonjong setelah dihilangkan. Dengan menggunakan mata bor langkah, lubang menjadi bersih karena mata bor ini akan menggiling tepi lubang saat mengebor membuat lubang bundar sempurna dengan ukuran yang tepat untuk LED. Selanjutnya saya mengukur diameter ujung bisnis DP-001, jadi saya bisa mengebor lubang di panel agar mereka bisa mengintip; memilih ukuran bor yang sesuai dan membuat pola melingkar untuk lubangnya. Ini untuk menjaga kesamaan yang konsisten dengan lingkaran. Dengan semua kaleng dicat, dibor dan dipasang ke dalam bingkai, sekarang saatnya untuk mengerjakan elektronik.

Langkah 2: Desain Elektronik

Pahami bahwa saya seorang pemula dalam desain elektronik, jika beberapa interpretasi saya tentang operasi komponen salah, maka silakan kirim komentar agar pembaca dapat menemukan kejelasan. Juga alat stripper kawat adalah alat yang sangat berharga di meja kerja, itu bisa selamatkan gigi Anda jika itu adalah kebiasaan Anda, dan dapat menyelamatkan kewarasan Anda saat melepaskan ratusan kabel; ini adalah alat yang murah, tetapi alat yang hebat. Sebelum kita menambahkan semua elektronik, lebih baik membuat desain dan kemudian menguji operasi rangkaian. De-solder bukanlah cara untuk maju dan Anda dapat menyia-nyiakan banyak bagian yang baik seperti itu. Urutan pertama bisnis adalah menghitung nilai komponen dan menentukan kebutuhan daya sirkuit. Komponen pertama adalah detektor gerakan DP-001, yang memiliki rentang kebutuhan daya dari minimum 4v DC hingga maksimum 15v DC, yang memberi kami rentang yang bagus untuk digunakan. Sirkuit akan menggerakkan 65 LED dan setiap LED diberi nilai untuk menarik arus maksimum 20mA. 65 x.020A = 1.3A (64 LED dalam kaleng dan 1 untuk lampu daya), arus yang dibutuhkan untuk DP-001 adalah 45 mikroampere rendah atau.000045A x 8 = 00036A, yang merupakan kebutuhan daya yang sangat rendah. I memilih transformator daya DC 12v 800mA, menyadari bahwa saya tidak akan menyalakan semua LED pada saat yang bersamaan, dan tidak ada yang akan menyala terlalu lama, ini memiliki banyak daya. Sekarang kita tahu kekuatan apa yang akan menggerakkan LED, kita perlu menghitung ukuran resistor pembatas yang akan mencegah LED terbakar sambil menjaganya tetap seterang mungkin. Ini adalah tugas sederhana menggunakan hukum Ohm untuk menentukan berapa banyak hambatan yang dibutuhkan setiap LED agar tetap dingin dan terang. Spesifikasi LED mengatakan bahwa arus maksimum tidak boleh melebihi 0,020A (20mA), Anda dapat mendorong nilai ini untuk membuatnya lebih cerah jika durasi "aktif" cukup singkat. Menghitung resistansi yang dibutuhkan, mengambil tegangan dan membaginya dengan nilai arus maks. 12v DC /.020mA = 600 ohm. Saya ingin mendapatkan cahaya maksimal dari setiap LED sehingga resistor 470 ohm dipilih. Ingat lampu tidak akan menyala terus menerus, jadi bahaya terbakarnya kecil, ditambah 470 mendekati 600. Untuk memeriksa berapa banyak arus yang akan ditarik melalui LED jika kita menggunakan resistor 470 ohm, kita membagi 12v dengan 470 ohm menjadi 0,0255mA, perbedaan 0,0055mA, yang dapat diabaikan. Detektor gerak DP-001 hanya dapat menenggelamkan arus 100mA, jadi menggerakkan semua 64 LED dari satu modul tidak akan berfungsi, ditambah semuanya akan menyala sekaligus, yang akan kurang efektif dan agak membosankan. Jika kita membagi 64 LED dengan 8 dan menggunakan 8 detektor DP-001 masing-masing menggerakkan 8 LED untuk arus total sebesar 160ma per detektor, masih terlalu banyak untuk DP-001 yang memiliki nilai sink maksimal 100mA. Spesifikasi 2N3906 mengatakan bahwa ia dapat tenggelam dari 10 mikro-amp menjadi 100 mili-amp, tetapi saya lebih suka mengambil risiko transitor daripada modul deteksi gerakan. Bagaimana saya memilih transistor yang akan bekerja di sirkuit kami: Ada dua tipe dasar transistor switching yang akan kita lihat, transitor NPN atau PNP. Penunjukan NPN dan PNP menggambarkan gerbang dan operasinya. Saya memilih resistor PNP tujuan umum, 2N3906, tidak perlu membuang banyak panas dan sangat cocok untuk proyek ini. Transistor memiliki tiga konektor yang disebut basis, kolektor, dan emitor. Mereka dihidupkan oleh tegangan yang dirasakan pada basisnya, yang akan membuka gerbang dan memungkinkan lebih banyak arus mengalir antara kolektor dan emitor. Perbedaan operasi antara NPN dan PNP adalah bahwa NPN akan menyala jika basis memiliki tegangan positif 0,7v atau lebih dan akan mati di bawah nilai ini. PNP dibias terbalik dan dinyalakan ketika basis merasakan tegangan rendah di bawah.07v dan menyala di atas nilai ini. LED dinyalakan dengan menggunakan terminal keluar dari DP-001 untuk menyalakan transistor yang akan memungkinkan arus mengalir melalui LED. DP-001 mengeluarkan "tinggi" pada terminal keluaran dan akan menjadi "rendah" menuju negatif ketika gerakan terdeteksi. Catatan singkat tentang transistor PNP dan NPN, saya tidak akan masuk ke konstruksi komponen ini, hanya fakta bahwa mereka berperilaku berlawanan karena bias berlawanan. Transistor NPN akan menghantarkan arus antara kolektor dan emitor jika ada perbedaan nilai tegangan positif antara basis dan emitor, sedangkan PNP akan menghantarkan arus antara kolektor dan emitor jika basis merasakan tegangan yang lebih rendah antara basis dan emitor.. Kita tidak dapat menggunakan transistor NPN karena transistor diaktifkan ketika ada "tinggi" pada basisnya sehubungan dengan emitornya. Ingat, DP-001 menjadi "rendah" saat gerakan terdeteksi. Jadi saya memilih untuk menggunakan transistor PNP karena dipicu oleh "rendah" di pangkalan sehubungan dengan emitor, memungkinkan arus mengalir melalui transistor ketika terminal DP-001 menjadi "rendah" dengan deteksi gerakan IR. Rangkaian di bawah ini adalah rangkaian sederhana yang menunjukkan bagaimana sistem akan bekerja, untuk menambahkan 7 detektor, resistor, dan LED lain yang harus kita lakukan adalah menyalin desain ini delapan kali. Berikut adalah beberapa logika yang masuk ke rangkaian yang dirancang di bawah ini. agar bekerja sesuai rencana dan komponen tidak terbakar dalam kepulan asap biru. Kita tidak perlu arus mengalir melalui keluaran terminal DP-001 dan melalui basis transistor 2N3906, kita hanya perlu memiliki saklar logika antara "tinggi" dan "rendah," untuk mengurangi arus melalui basis transitor tambahkan resistor 1k ohm (r1) pada output terminal DP-001 dan basis transistor 2N3906. Sebelum mengikat anoda LED ke transistor, kami menempatkan resistor pembatas arus (r2) dengan nilai resistansi 470 ohm di antara kedua komponen. Ketika DP-001 tidak mendeteksi gerakan terminal keluarannya akan "tinggi" (Vdd) dan nilai tinggi ini akan dirasakan di dasar transistor kita, menghalangi aliran arus antara kolektor dan emitor. Ketika DP-001 merasakan gerakan terminal output akan menjadi "rendah" (Vss) dan transistor akan menyala dan memungkinkan arus mengalir antara kolektor dan emitor, menyalakan LED, resistor 470 ohm akan membatasi panas yang menyebabkan arus melalui LED.

Langkah 3: Membangun Sirkuit

Saya sarankan berinvestasi di setidaknya papan tempat memotong roti ukuran rata-rata, itu adalah alat yang baik untuk pengotak sirkuit. Pertama saya menguji desain sederhana menggunakan DP-001, resistor pembatas, transistor switching, dan LED. Ketika ini bekerja sesuai rencana, saya membangun sirkuit switching dengan kedelapan transistor dan resistor dan menghubungkan semuanya untuk tes akhir.

Rangkaian sederhana diuji bekerja, ketika gerakan IR lewat di depan detektor LED menyala. Pada titik ini saatnya untuk menyolder kabel ke semua LED, kemudian menghubungkan semua detektor dengan output positif (merah), negatif (hitam), dan terminal (hijau). Untuk menghemat ruang pada papan sirkuit, saya menempatkan resistor pembatas arus (r2) sejajar dengan kabel yang diikat ke sisi kolektor transistor. Foto-foto di bawah ini menunjukkan papan sirkuit "bunga", perhatikan garis kuning dan merah, masing-masing memiliki resistor pembatas arus (r2) in-line dan ditutupi dengan panas menyusut. Sekarang siapkan 64 LED dengan semua kabel positif dan negatifnya; di sinilah palu berguna untuk menghilangkan kebosanan, pilih untuk menghancurkan jari kaki karena Anda membutuhkan jari Anda untuk menyelesaikan pekerjaan. Menghubungkan kedelapan detektor, transistor, LED, saya memasangnya di papan tempat memotong roti, dengan lambaian tangan, delapan LED menyala dan mati. Sudah waktunya untuk menghubungkan semuanya. Karena setiap detektor akan menggerakkan delapan LED, saya membuat pola grup LED, memastikan untuk menyebarkan LED yang akan menyala oleh salah satu detektor. Ikat semua kabel positif dari sekelompok 8 LED bersama-sama. Sekarang ambil delapan kelompok lead negatif dan ikat semuanya ke titik yang sama pada catu daya. Setiap kelompok LED dijepitkan ke kolektor transistor; positif dan ground diikat ke papan sirkuit. Sisi emitor transistor langsung diikat ke Vdd dan sisi kolektor diikat ke anoda LED melalui resistor pembatas sementara katoda LED diikat ke ground. Tes sirkuit berhasil; bagian selanjutnya adalah merekatkan semua LED ke dalam kalengnya, mempertahankan perutean kabel yang teratur. Bunga sirkuit diikat ke bagian belakang panel susunan ke braket logam dengan di bagian belakang ikatan ritsleting panel. Selanjutnya saya ikat masing-masing kelompok 8 led positif ke kolektor transistor pada bunga. Selanjutnya rekatkan semua detektor gerakan ke dalam lubang yang dibor sebelumnya, pastikan untuk menggunakan manajemen kawat yang baik agar sarang kabel tidak menjauh dari Anda. Di sisi depan panel array, saya menempelkan lensa Fresnel dengan panas di depan setiap detektor. Setelah lensa Fresnel terpasang, sensitivitas detektor meningkat secara nyata. Trafo dinding catu daya DC 12v kemudian dipasang di sisi belakang panel dengan ujung positif diikat ke sakelar dan ujung lainnya diikat ke koneksi positif rangkaian bunga. Kabel ground dari bunga dan detektor gerakan diikat ke sistem yang sama. Kabel ekstensi diikat dengan ritsleting dengan aman ke trafo dengan pembungkus dasi untuk mencegah penarikan kabel dari pemutusan daya. Sakelar dipasang di tepi belakang panel dengan lem panas. Saya menggunakan beberapa tali perutean pipa untuk menggantung bagian ini di dinding (gambar pertama), mereka bersifat sementara dan dipilih untuk menjaga kesamaan lingkaran dalam desain keseluruhan. Mereka telah ditukar D-ring dan palang pintu untuk membuat panel menjauh dari dinding. Karya ini sangat menyenangkan untuk dimainkan, saat penonton bergerak, pola tarian ringan dengan gerakan tersebut. Di masa depan, saya mungkin memasang kembali bagian ini dengan menambahkan pengontrol mikro dan charlieplex lampu membuat pola keren ketika tidak ada gerakan untuk waktu tertentu.