Luces de la colmena de anidación: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Quería crear una pantalla de luz interactiva que permitiera al individuo dibujar imágenes de luz en forma de píxel. Habiendo crecido con el Lite-Brite, usé esto como punto de partida de la idea.

El tamaño más grande de las luces significó que el tamaño físico del diseño general llegó a ser bastante engorroso, por lo que dividió las luces en módulos individuales …

Yo llamo a estas luces de la colmena. Puede obtener la suya propia siguiendo estas instrucciones.

Cada módulo cuenta con un microcontrolador y un módulo LED que el usuario puede ajustar para generar uno de los 4 colores en el espectro RGBW.

Este estilo de LED se ve mejor en luces ambientales de nivel inferior, más sobre esto más adelante.

El color se cambia girando el marco de luz en la parte superior del módulo.

Los módulos tienen 6 tomas de corriente que permiten conectarlo a módulos adicionales.

Un módulo se cambia ligeramente para permitir accesorios de bloque de alimentación directa. Calculé que solo se necesita 1 módulo de alimentación para alimentar 24 módulos.

Esta es una versión preliminar de prueba de concepto del proyecto terminado.

He incluido los archivos. STL si desea crear los suyos propios, solo tenga en cuenta que el costo aumenta drásticamente cuanto más complejo es el patrón que desea crear.

Paso 1: las piezas

Utilicé una impresora 3D para crear las piezas necesarias, mi plástico preferido es ABS. Todos los archivos de impresión se incluyen aquí.

Imprima las 7 partes únicas (una pieza requiere 6 copias) necesarias para cada módulo. La carcasa original no es exactamente la primera original. Pasó por 4 cambios de diseño antes de llegar a este, que es bastante utilizable y robusto. Dentro del módulo hay espacio para 6 imanes, así como engranajes impulsores para el mecanismo de cambio de luz. Los engranajes tienen una cubierta que se fija en las orugas para un funcionamiento adecuado.

Hay 2 versiones de ShellBase. Uno está completo y encontré que se veía más limpio, pero fue una pesadilla absoluta para colocar los contactos. Dividí las almohadillas de contacto por la mitad y creé dos patrones distintos que facilitaron mucho la instalación de los contactos, pero sacrifiqué parte del atractivo estético.

La ventana LED es un cuadrado opaco de plástico de 22mm cuadrado, muy fácil de cortar con una navaja por eso la forma cuadrada. Esto se mantiene en su lugar mediante un bisel exterior que actúa como una perilla para apagar las luces a través de todos los esquemas de color programados en el microcontrolador.

Usé la biblioteca Arduino neopixel y un código de cambio de color simple para los LED RGBW que adquirí de Amazon. El código está en el paso 6.

Paso 2: Atracción

Construí una herramienta simple para ayudar con este proceso, es la parte amarilla que se muestra debajo del módulo invertido aquí. Comenzando en la parte superior, los imanes anulares se colocan en las ranuras de una manera de polaridad alterna. Luego se pegan en su lugar.

El cuerpo del módulo se coloca como se muestra con el corte del engranaje POT cerca del bucle de la herramienta. Esto asegurará que todos los módulos tengan la misma orientación de imán. esto es muy importante para evitar un cortocircuito.

Para el cuerpo del módulo, coloque imanes (12 mm x 2 mm) en una polaridad alterna en los 6 bolsillos magnéticos alrededor del perímetro de la carcasa exterior.

Los imanes son de 12 mm x 2 mm disponibles en línea a través de numerosos proveedores. En total, se requieren 7 imanes para cada módulo.

Se adjunta el archivo de impresión de la plantilla del imán.

Paso 3: Montaje del módulo

Coloque el engranaje del potenciómetro en la pista del engranaje pequeño y luego coloque la parte del cono del engranaje cuadrado en la pista del engranaje más grande, con la parte larga atravesando la carcasa exterior desde el interior.

El potenciómetro seleccionado es un tipo de 1 vuelta limitado mecánicamente. Esto se adjunta a la tapa del engranaje con adhesivo. Es importante que el eje del engranaje impulsor pequeño se acople con el potenciómetro, los límites del potenciómetro evitarán que el bisel de la luz gire demasiado.

Sí, esto resultó no ser tan sólido y se ha abordado en versiones posteriores.

Coloque la parte de la cubierta del engranaje con el lado de la pista hacia la abertura de la lente y fíjela con adhesivo. El pegamento caliente funcionará, pero no es ideal para un uso prolongado.

Coloque la lente opaca en la abertura cuadrada en la parte superior de la pieza del engranaje impulsor. Luego presione el bisel exterior en su lugar. Diseñé estas piezas para que tengan un ajuste de interferencia y serán bastante difíciles de quitar si no se colocan correctamente.

Finalmente utilicé insertos de tornillos de ajuste por calor para sujetar la base de la carcasa.

Paso 4: contacto

Usé contactos de resorte de DigiKey para las conexiones eléctricas entre módulos.

La cubierta de la carcasa inferior debe tener contactos insertados. Esto se hace con los planos de arriba en el hueco y los puntiagudos de resorte en los picos. Cada módulo tiene 6 de cada contacto. Solo hay provisión para energía y tierra para cada módulo.

Para conectarlos, deberá conectar los pads adyacentes entre sí entre los espacios de los pads que están conectados de pico a valle. Comenzando en uno de los pares de contactos que no tiene un orificio de tornillo entre ellos, yendo en el sentido de las agujas del reloj, haga el primer valle a tierra y el primer pico de potencia. Conecte este pico al siguiente valle de la almohadilla de contacto, continúe conectando el pico con el valle alrededor hasta que complete las 6 almohadillas. A partir de aquí, elija el primer conjunto de puentes de cables de contacto y conéctelo a la alimentación, luego el siguiente conjunto a tierra y así sucesivamente, de esa manera hay conexiones alternas de energía y tierra. Ahora los 6 puntos de contacto están alimentados y conectados a tierra. Las almohadillas adyacentes tienen la polaridad inversa.

Al conectar todas las almohadillas de la misma manera (puenteado positivo de los orificios de los tornillos en la base) para cada módulo y si los imanes se instalaron correctamente, la combinación de diseño de almohadilla y repulsión, será casi imposible forzar a 2 módulos para mantener el cortocircuito. guión. Las revisiones futuras tienen fusibles internos.

Las puntas de las almohadillas de contacto se mantuvieron en su lugar con adhesivo ABS.

Hay un imán adicional en la base de la carcasa para sujetarlo a superficies metálicas.

Paso 5: Módulo de potencia

Un módulo ha sido modificado y actúa como punto de entrada de energía. Está destinado a ser alimentado por una verruga de pared estándar de 5V.

Se insertó un tapón de barril como reemplazo de uno de los conjuntos de puntos de contacto.

Se hizo cortando una de las almohadillas de contacto y recortando un lado del enchufe.

Está soldado en serie con las otras almohadillas del módulo.

Paso 6: descripción general del controlador

Usé módulos LED de Amazon

El código es un poco complicado pero funciona, lo he incluido aquí.

Estos se conectaron en una serie de 3 módulos. Las conexiones tuvieron que soldarse utilizando el formato Arduino NeoPixel. La fila estaba pegada a la cubierta del engranaje del bisel.

Elegí hacer que cada módulo tuviera un cerebro, ya que la logística de tener luces conectadas en serie e interfaces analógicas aleatorias se comunican con una mente central de la manera esperada era el alcance del diseño conceptual presentado aquí.

En cantidades más pequeñas, el controlador tipo Arduino Nano parecía una buena opción ya que tenía los periféricos integrados que necesitaba para esta tarea.

Las conexiones de soldadura son la potencia del potenciómetro y la potencia del módulo al puerto de 5 V del Nano. Los terrenos están conectados al puerto GND del Nano. El limpiador del potenciómetro va al puerto A0 y la línea de datos del LED pasa por una resistencia de 300 ohmios a D2 en el Nano. Los contactos de alimentación se conectaron en rojo a Vin y en blanco a GND

Se verificó el funcionamiento básico. Se gira el potenciómetro, se activa una luz correspondiente.

Las luces son un poco anémicas en esta versión, ya que elegí usar módulos RGBW, las versiones posteriores usan LED legibles a la luz del día. La conducción de luz es del catálogo de programas de píxeles Arduino NEO. El potenciómetro se lee a través de los pines de entrada analógica y se traduce a un mapa de colores en el programa. A continuación, se envía al módulo LED en serie.

Paso 7: ir más allá

La clave de estas luces es la cantidad. Cuantos más módulos vinculados, mejor será la visualización.

Dado que estas luces son caras de producir en pequeñas cantidades, estoy iniciando una campaña de financiación colectiva para producirlas a gran escala.

La luz se ha rediseñado por completo para la producción.

Si bien el modo de operación principal es la manipulación directa, ahora tienen comunicación central adicional para acceso remoto y control para anular la operación local.

las características adicionales son las siguientes:

La estructura interna física se ha actualizado por completo con placas de circuito personalizadas con microcontroladores dedicados y luces legibles a la luz del día. Características adicionales que incluyen números de serie digitales únicos, módulos configurables y más colores.

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