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RGB LED-Glasfaser-Baum (alias Projekt-Schein)

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RGB LED-Glasfaser-Baum (alias Projekt-Schein)

RGB LED-Glasfaser-Baum (alias Projekt-Schein)

RGB LED-Glasfaser-Baum (alias Projekt-Schein)

Finden Sie Ihr Zimmer ein bisschen zu langweilig? Willst du ein bisschen Glanz hinzufügen? Lesen Sie hier, wie eine RGB-LED zu nehmen, fügen Sie einige Glasfaser-Draht, und machen es SHINE!

Das grundlegende Ziel von Project Sparkle ist es, eine super helle LED plus einige End-Glow-LWL-Kabel und haken sie bis zu einem Arduino, um eine schöne Lichteffekt zu schaffen. Dies ist eine Nachahmung von faseroptischen Stern Tilings / Decken, sondern montiert vertikal, weil nicht in der Lage, in meine Decke bohren und nicht mit einem vorgefertigten Illuminator, um die Faser-Lichtwellenleiter Licht.

So wirklich ist es eine Weise, kühle Faseroptikeffekte zu erhalten, ohne in teure Illuminatoren zu investieren. Der Anschluss über LED an ein arduino fügt auch für jede Art von Anpassung und Farbverfeinerung! Beste aus beiden Welten!

Werkstoffe:
10W LED - $ . 5 - eBay ** Warnung, das ist sehr hell ist . Betrachten Sie NICHT dieses direkt, wenn auf. Halten Sie es unter eine Box zum Testen oder eine andere geeignete Abdeckung **
LWL - Ende Glühdraht - ~ $ 25-30 - Ich kaufte es online bei TriNorthLighting . LWL-Kabel wird in der Regel durch den Fuß an verschiedenen Strang Zahlen innerhalb des Kabels verkauft. Je weniger Stränge in einem Kabel, desto dicker ist jeder einzelne Draht, was insgesamt einen helleren Endpunkt bedeutet. Überprüfen Sie diese Seite für eine praktische Übersicht über Kabel Anzahl im Vergleich zu der Breite.
12V, 2Amp Stromversorgung - ~ $ 10 - Ich hatte einen herumliegen.

Geheime Materialien:
Die meisten dieser Teile sind Dinge, die Menschen um haben und können für andere Projekte wiederverwendet werden
Arduino - $ 25-30 - Ich habe ein Arduino Uno R3
Brotscheibe - ~ $ 5
Lötkolben - überall von $ 10 bis zu einer Größenordnung höher
Circuit-Komponenten - jeder nur ein paar Cent kostet, ist die trickier Frage wahrscheinlich, wo sie heutzutage zu bekommen
Draht, Abisolierzangen, Fräser usw.
Tulle - $ 5 - von einem Bastelladen gekauft. Es ist das Material, das ich verwendet habe, um die Faseroptikstränge an der Wand zu spinnen

Schritt 1: Übersicht der Schaltungskomponenten

RGB LED-Glasfaser-Baum (alias Projekt-Schein)

Andere als grundlegende Draht (und die LED) hat unsere Schaltung zwei Hauptkomponenten: Transistoren und Widerständen.

Transistoren

So haben wir eine 10W LED, Netzkabel und Arduino. Das Ziel ist es, die LED an der Steckdose zu befestigen und das Arduino an die gleiche Steckdose anzuschließen, so dass das Arduino einen Wert ausgeben kann und die LED bei einer bestimmten Helligkeit (entsprechend dem Wert des Arduino outputed) einschaltet. Das Problem ist, das arduino kann nur 5V liefern, aber unsere LED benötigt 12V (Anmerkung: dieses kann abhängig davon ändern, welche Energie LED Sie verwenden). Hier kommt die Stromversorgung.

"Wie werden wir jemals die Arduino-, LED- und Stromversorgung miteinander verbinden ?!" Können Sie fragen.

Die Antwort ist Magie. Die Magie von TRANSISTORS!

Vereinfacht ist ein Transistor ein Verstärker oder ein Schalter. In diesem Fall verwenden wir es als Schalter. Es wird an einem Pin mit dem Arduino, ein weiterer Pin an die Stromversorgung und ein Drittel an die LED angeschlossen werden. Wenn der arduino einen Strom über einen bestimmten Grenzwert sendet, schaltet sich der Transistor ein und läßt die Versorgungsspannung durchlaufen und die LED leuchten. Wenn es nicht genügend Strom aus dem arduino, wird der Transistor nicht zulassen, dass die Stromversorgung durch sie laufen und die LED ausgeschaltet ist.

Der Schalttyp des Transistors ist als Schalt- oder Sperrschichttransistor bekannt. Es gibt viele verschiedene Arten, die unterschiedliche Eigenschaften haben, wie Spannung, die über seinen Stiften benötigt wird, die Verstärkung, etc. Ich ermutige jedermann, das interessiert ist, mehr über Transistoren zu lesen, um ein viel besseres Verständnis von ihnen zu erhalten.

Die 10W LED hat vier Pins insgesamt, auf einer Seite den Boden und auf der anderen Seite einen Pin für jede Farbe. Wenn wir jede Farbe einzeln steuern können (um eine beliebige Farbkombination von RGB darstellen zu können), muss jede Farbe einen eigenen Transistor haben, so dass wir insgesamt drei Transistoren benötigen. Mehr Details zu den verwendeten Transistoren finden Sie im nächsten Schritt.

Widerstände

Jetzt, da wir herausgefunden haben, wie Sie die LED einschalten, gibt es ein anderes Problem. All diese Kraft ist nicht unbedingt eine gute Sache! Wir wollen nicht zu kurz die LED, so dass Widerstände müssen hinzugefügt werden.

Von den vier Stiften auf der LED benötigt der Erdungsstift keinen Widerstand, da er gerade auf Masse geht. Aber die drei Farbstifte benötigen mindestens einen Widerstand, und da verschiedene Farben unterschiedliche Spannungen zeichnen, sind sie nicht notwendigerweise die gleichen Widerstände.

"Wie werden wir jemals herausfinden, diese Werte ?!" Können Sie fragen.

Nun, die Antwort ist MAGIC. Die Magie der Mathematik! (Lesen Sie auf es lohnt sich, ich verspreche ...)

Schritt 2: Berechnung der Schaltungskomponenten

RGB LED-Glasfaser-Baum (alias Projekt-Schein)

Typ der Transistoren

Wie bereits erwähnt, sind die hier verwendeten Transistoren von der Schaltvielfalt. Welche spezifische Art von Transistor in einer Schaltung benötigt wird, hängt davon ab, was die Schaltung erfordert, aber in dieser Schaltung ein 2N2219-Transistor geeignet ist. Beachten Sie, können Sie einen anderen Transistor als 2N2219, solange es die richtigen Spezifikationen für die Schaltung, die Sie bearbeiten. (Der häufigere 2N2222-Transistor sollte auch geeignet sein)

Je nach Transistor-Typ, die drei Pins auf dem Transistor werden entweder "Emitter, Basis, Kollektor" oder "Gate, Source, Drain." Der Typ 2N2219 ist der erstere. Es gibt viele Transistorkörper-Typen, also, um zu bestimmen, welcher Stift dem Emitter, der Basis und dem Kollektor entspricht, wird es Zeit sein, Ihr Spezifikationsblatt zu konsultieren!

Der Transistor benötigt auch zwei Widerstände. Man verbindet die Basis des Transistors mit dem Arduino - das kann ein beliebiger Wert sein, im allgemeinen etwa 1 kΩ. Dies wird verwendet, so dass jeder unerwünschte Strom aus dem Arduino nicht dazu führen wird, dass der Transistor auslöst und versehentlich das Licht einschaltet. Der erforderliche zweite Widerstand verbindet die Basis mit Masse und ist im allgemeinen ein großer Wert wie 10 kΩ

Widerstandsarten

Um die Stromversorgung der LED anzuschließen, müssen wir einige Widerstände verwenden. Jede Farbe auf der LED hat einen anderen erforderlichen Spannungseingang. Die spezifischen Werte hängen von Ihrer verwendeten LED ab, aber für eine Standard-10W LED sind diese wahrscheinlich im richtigen Bereich:

Rot - 6-8 V
Grün - 9-12 V
Blau - 9-11 V
Strombedarf der LED: 3 MilliAmps (mA)
Versorgungsspannung: 12 V

So ist die Situation: Wir verwenden eine 12-V-Stromversorgung zum Einschalten der LED und jede Farbe sollte eine Spannung weniger als die erhalten. Wir müssen Widerstände verwenden, um die Spannung zu senken, die jede Farbe auf der LED tatsächlich sieht.

Um den Wert des Widerstandes bestimmen benötigt es Zeit ist , zu konsultieren , das Ohmsche Gesetz . Zum Beispiel für die rote Farbe:

Spannung = Strom * Widerstand ....
Umschreiben auf Widerstand = Spannung (Tropfen) / Strom
Widerstand = 4 V / 0,3 A = 13,3 & OHgr ;.

(Der Wert von 4 V beträgt 12 V (Netzteil) - maximaler roter Bereich (8 V))

Wir sind noch nicht fertig. Abhängig von Ihrem Widerstandstyp (dh seiner Grße) kann nur eine gewisse Menge an Energie dadurch abgeführt werden. Wenn wir Widerstände verwenden, die nicht genug Energie abgeben können, werden wir sie verbrennen.

Die Formel zur Berechnung der Leistung über den Widerstand kommt vom Ohmschen Gesetz: es ist Leistung = Spannung * Strom.
Leistung = 4 V * 0,3 A = 1,2 W

Dies bedeutet, dass wir einen Widerstand von mindestens 13,3Ω benötigen, um sicherzustellen, dass unsere LED sicher ist. Problem ist, die meisten gemeinsamen Widerstände kommen in 1/4 W oder weniger. Was ist zu tun?!

Mit der Magie des Aufbaus von Widerständen parallel können wir das Problem zu beheben. Durch die Kombination von vier (1/4 W) Widerständen summiert sich die Gesamtleistungsdissipation auf 1 W. (Idealerweise würden wir fünf parallel geschaltete Widerstände hinzufügen, aber da 1,2W nur ​​dann sichtbar sind, wenn sie auf die max Wir verwenden ein wenig weniger). Die Parallelschaltung von Widerständen bewirkt, dass der Widerstand proportional sinkt (dh, wenn wir vier parallel geschaltete 13.3 Ω-Widerstände kombinieren, beträgt der Gesamtwiderstand nur ~ 3 Ω)

Um den richtigen Widerstand und Verlustleistung können wir vier 68 Ω 1 / 4W Widerstände parallel zu kombinieren. Wir erhalten diese Zahl durch Multiplikation von 13,3 Ω mit vier, das ist ~ 53 Ω und dann den nächsthöheren Standardwert für einen Widerstand.

Insgesamt: Zur Stromversorgung der roten Farbe müssen wir entweder einen 13,3Ω 1W Widerstand oder vier 68Ω 1 / 4W Widerstände parallel verwenden.

Um den Widerstand zu berechnen, der für die anderen Farben benötigt wird, verwenden Sie den gleichen Prozess.

Zusammenfassung der notwendigen Schaltungskomponenten:
3 x 2N2219 Transistoren
3 x 1kΩ Widerstände
3 x 10 kΩ Widerstände
Rot: 4 x 68Ω 1/4 W Widerstände
Blau: 4 x 27Ω 1 / 4W Widerstände
Grün: 4 x 27 Ω 1 / 4W Widerstände

Schritt 3: Schaltplan / Aufbau der Schaltung

RGB LED-Glasfaser-Baum (alias Projekt-Schein)

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Nach dem Durchlaufen der Mathematik und gesammelt alle erforderlichen Stücke ist es Zeit, um sie zusammen!

Zuerst nehmen Sie Ihre Stromversorgung und abgeschnitten, was auch immer es hat am Ende und isolieren Sie die Strom-und Bodenleitungen. Fügen Sie das Erdungskabel zu einem der Brotschienen. Löten Sie das Stromkabel auf das Lötmittel die notwendigen Widerstände auf die LED. Bauen Sie dann die Schaltung wie im Schaltplan dargestellt auf.

Beachten Sie, dass alle Erdungen in der Schaltung (arduino-Masse, Transistor-Erdungen, Stromversorgungsanschlüsse) in irgendeiner Weise miteinander verbunden werden müssen.

Schritt 4: Arduino-Code

Wir sind fast da! Zeit, unsere Schaltung mit dem Arduino zu verbinden.

Der Code hier läuft nur die RGB-LED durch einen Farbzyklus (dh überprüft den gesamten Regenbogen). Wenn Sie mit arduino vertraut sind, dann ist dies nicht zu kompliziert. Dieser Code wurde nicht ursprünglich von mir geschrieben, aber ich kann mich ehrlich nicht erinnern, wo ich es heruntergeladen habe; Es war Open Source. Wenn ich mich erinnere oder wenn jemand die Quelle kennt, werde ich es gerne zitieren.

Die Skizze wird unten eingefügt. Stellen Sie einfach sicher, dass die Pinwerte in der Skizze den Pins des Arduino entsprechen, die für die Verbindung zur LED verwendet werden. Der gesamte Code sendet einen individuellen Wert (von 0 bis 255) an jeden der LED-Farbstifte. Wenn Sie eine bestimmte Farbe zu kommen, wollen Sie eine RGB-Farbkarte

// Läuft eine RGB-LED über einen Farbradzyklus

Int Helligkeit = 0; // wie hell die LED ist. Maximalwert ist 255
Int rad = 0;

#define RED 10
#define BLUE 11
#define GREEN 9

Void setup () {
// deklarieren Sie die Pins als Ausgabe:
PinMode (ROT, AUSGANG);
PinMode (GREEN, OUTPUT);
PinMode (BLAU, AUSGANG);
aufrechtzuerhalten.

// von 0 bis 127
Void displayColor (uint16_t WheelPos)
{
Byte r, g, b;
Schalter (WheelPos / 128)
{
Fall 0:
R = 127 - WheelPos% 128; // Nach unten
G = WheelPos% 128; // Grün auf
B = 0; // blau aus
Unterbrechung;
Fall 1:
G = 127 - WheelPos% 128; // grün unten
B = WheelPos% 128; // blau auf
R = 0; // rot aus
Unterbrechung;
Fall 2:
B = 127 - WheelPos% 128; // blau unten
R = WheelPos% 128; // rot auf
G = 0; // grün aus
Unterbrechung;
aufrechtzuerhalten.
AnalogWrite (RED, r * 2);
AnalogWrite (GRÜN, g * 2);
AnalogWrite (BLAU, b * 2);

aufrechtzuerhalten.
Void Schleife () {
DisplayColor (rad);
Verzögerung (40);
Rad = (rad + 1)% 384;
aufrechtzuerhalten.

Schritt 5: Hinzufügen der LWL-Drähte

RGB LED-Glasfaser-Baum (alias Projekt-Schein)

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Auch wenn Sie diesen Schritt nicht abschließen, ist die schöne Sache, dass jetzt wir eine fantastische, helle, völlig kundengerechte RGB-LED haben. Ich wählte es mit Faseroptik kombinieren, aber wirklich können Sie alles, was Sie wollen! Machen Sie einen süßen Scheinwerfer? Leuchte eine Disco-Kugel? So viele Möglichkeiten!

Ich kaufte ursprünglich fünf Füße von 50-Strang-Faser, 10 Fuß 12-Strang-Faser und 5 Fuß von 25-Strang-Faser. Ich landete schneiden die Länge in der Mitte, so dass ich mehr Flecken haben, obwohl die Drähte selbst waren kürzer.

Ich entschied mich dafür, einen Baum zu machen, da ich sie nicht durch eine Wand befestigen konnte. Der Tüll wurde über Gummizement an die Wand geklebt (Tüll ist ziemlich leicht, so dass Band ausreichend sein kann). Die Fasern werden durch den Tüll in ein baumartiges Muster eingefädelt.

Unter Verwendung einer leeren / getrockneten Soda kann die LED an der Unterseite platziert werden, und die Fasern werden der Oberseite hinzugefügt.

Das größte Problem an dieser Stelle ist, um sicherzustellen, dass Licht geht durch die Fasern statt nur durch die Spitze der Soda kann. Wickeln der Fasern fest in Folie kann helfen, aber ich schlage vor, versuchen, was Setup Sie denken, könnte funktionieren.

Setzen Sie alle diese Stücke zusammen und wir haben unseren Baum!

Schritt 6: Partyzeit!

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Nichts mehr zu tun, als die Lichter zu verdunkeln, die Arduino anzutreiben und sich im Glühen unserer neuen Glasfaseranordnung zu sonnen!

Ich habe ein Video des Aufbaus angebracht. Es sieht besser aus, aber man sieht es langsam durch ein Farbrad bewegen.

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